基于膦酸基的高温质子交换膜的研究进展.pdf

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1、物理化学学(Wu／iHuaxueXuebao)8Acta．一Chim．Sin．2014，30(1)，8-21January[Review]doi：10．3866／PKU．WHXB201311151www．whxb．pku．edu．cn基于膦酸基的高温质子交换膜的研究进展韩帅元岳宝华严六明(上海大学理学院化学系，上海200444)摘要：提高质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的工作温度，不但可以提高电催化剂的活性以及电催化剂对原料气中CO等杂质气体的耐受能力，少用甚至不用Pl等贵金属作电催化剂，还可以

2、简化PEMFCs的水热管理系统，提高PEMFCs的综合能量转化效率．实现高温PEMFCs的核心是开发能够适用于高温PEMFCs的高温质子交换膜(HT-PEM)，是PEMFCs的研究热点．在众多HT-PEM候选材料中，基于膦酸基的质子交换膜材料是最具前途的候选材料之一，是制备HT-PEM的主要研究方向．本文综述了基于膦酸基的HT_PEM的研究进展，讨论了膦酸基参与的质子传导机理，比较了纯聚合物膦酸膜、膦酸基接枝改性膜、酸一碱两性膜、掺杂型复合膜的电导率、物理化学稳定性、机械性能等．最后，展望了基于膦

3、酸基的HT-PEM的发展趋势．关键词：质子交换膜燃料电池：高温质子交换膜：有机膦酸：膦酸基接枝聚合物：掺杂型复合膜酸一碱两性膜中图分类号：0647；0627．51O634．5+1：TB324：TB34TM911ResearchProgressintheDevelopmentofHigh-TemperatureProtonExchangeMembranesBasedonPhosphonicAcidGroupHANShuai-YuanYUEBao-HuaYANLiu—Ming(Departmentof

4、Chemistry,CollegeofSciences,ShanghaiUniversity,Shanghai200444,PR．China)Abstract：Increasingtheoperatingtemperatureofprotonexchangemembranefuelcells(PEMFCs)cannotonlyincreasetheirelectrocatalyticactivitiesandtheirtolerancetoimpurities，suchasCO，infeedgas

5、，anddecreasethepreciousmetaIIoadingontheelectrocatalysts．butalsosimplifythehydrothermalmanagementsystemandincreasetheoveralIenergyconversionefficiency．Thecoreobstacletorealizehigh-temperaturePEMFCsiSthedevelopmentofhigh—temperatureprotonexchangemembra

6、nesfHT-PEMs)，sothishasaRractedmuchresearchinterest．AmongthemanytypesofHT-PEMS，HT-PEMsbasedonpolymericphosphonicacidareoneofthebestcandidates．andthusiSanessentialresearchfield．1nthisarticle，wereviewrecentresearchprogressinHT-PEMSbasedonpolymericphospho

7、nicacid，discusstheprotontransportmechanism，andcomparetheprotoncOnductivitieS，physicaIandchemicaIstabilities，andmechanicalpropertiesofpristinepolymericphosphonicacid，polymersgraftedwithphosphonicacid，copolymersconsistingofphosphonicacidandheterocyclicb

8、ases，andcompositemembranesbasedonphosphonicacidandothermaterials．WefinallysummarizeandgiveanovewiewofsomeofthedevelopmenttrendsinHT-PEMSbasedonpolymericphosphonicacid．KeyWords：Protonexchangemembranefuelcell；High-temperatureprotonexchangemembra