聚苯并眯唑在高温PEMFC中的应用研究进展.pdf

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1、Vo1．31No．82011．8船电技术l电池聚苯并眯唑在高温PEMFC中的应用研究进展代化林立张华民f1．中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉430064；2．中国科学院大连化学物理研究所燃料电池研究室，大连116023)摘要：本文从磷酸掺杂聚苯并咪唑质子交换膜的制各、不同结构磷酸掺杂聚苯并咪唑质子交换膜的性能研究等方面进行展开论述，对改善磷酸掺杂膜性能的方法进行了讨论，综述了聚苯并咪唑在高~PEMFC@应用的最新研究进展。关键词：聚苯并咪唑高温PEMFC结构性能中图分类号：TB383：TQ317文献标志码：A文章编号：1003—4862(2011)08—0039-06Th

2、eProgressofPolybenzimidazolesforHighTemperaturePEMFCDaiHua1LinLi，ZhangHuamin2，(1．WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，CSIC，Wuhan430064，China；f2．LabofPEMFCKeyMaterialsandTechnologies，DalianInstituteofChemicalPhysics，Dalian116023，China)Abstract：／nthispaper,thepreparationmethodsofphosphorica

3、ciddopedpolybenzimidazoleprotonexchangemembraneareintroducedandtheperformancesofthemembraneswithdifferentstructuresareespeciallysummarized．SomeefficientmethodstoimprovetheperformanceofthemembranesarealsodiscussedThelatestresearchprogressofphosphoricaciddopedpolybenzimidazoleprotonexchangememb

4、ranesfo，hightemperaturePEMFCispresented．Keywords：polybenzimidazole,"hightemperaturePEMFC；structure,"performance聚苯并咪唑是一种碱性聚合物，能够与强酸交换膜的制备方法，并以聚苯并咪唑的结构进行如磷酸、硫酸杂化形成一种酸掺杂体系传导质分类，综述了磷酸掺杂聚苯并咪唑膜的最新研究子。磷酸掺杂的聚苯并咪唑膜在高温条件下进展。(>120。C使用时具有较高的质子电导率，并且电1磷酸掺杂聚苯并咪唑质子交换膜制备渗系数几乎为零，即质子在膜中的传输不依赖水分子，可使电池在高温低增湿或无外增

5、湿的条件用于高温PEMFC典型的聚苯并咪唑的结构下运行，这些优点使得磷酸掺杂的聚苯并咪唑质式见图1。全芳香杂环结构的聚苯并咪唑(图la．子交换膜被广泛用于高温质子交换膜燃料电池e)一般较难溶于极性有机溶剂中。目前已商业(PEMFC)。20世纪90年代初至今，磷酸掺杂聚化的、分子量适中的mPBI(图1a)能够溶于二甲基苯并咪唑质子交换膜得到了研究者的极大关注，乙酰胺(DMAc)／LiC1的混合溶剂，其他几种聚使得聚苯并咪唑的研究出现了一个新的高潮。聚合物(图lb．e)则只能溶解于甲基磺酸、三氟乙苯并咪唑的合成及膜的制备方法、酸掺杂膜的物酸等强酸性溶剂。含有C(CF3)2、砜基和醚键

6、的理化学性能和电池性能等方面出现了大量文献。聚苯并眯唑(图1f-h)由于极性基团和柔性链段本文简要地概述了磷酸掺杂聚苯并咪唑质子的引入，溶解性得到改善，能够溶于二甲基亚砜(DMSO)、DMAc、N一甲基吡咯烷酮(NMP)收稿日期：2011．03．20等极性有机溶剂中。根据聚合物在不同溶剂中溶作者简介：代化(1980一)，男，工程师。研究方向：高解性的差异和期望达到的性能目标，研究者设计分子材料。了不同的成膜方法L1J。39船电技术l电池1．1先浇铸成膜再浸入酸溶液中掺杂酸溶液中约50h即可得到磷酸掺杂的聚苯并咪唑对于能够溶于DMAc或DMSO等极性有机溶质子交换膜。剂中的聚合物，

7、一般先将聚合物溶解在有机溶剂1．2直接浇铸成膜中，配成一定浓度的溶液后于玻璃板上浇铸成在使用多聚磷酸合成聚苯并咪唑时，聚合完膜，一定温度下烘干后将膜取下，然后除去残留成后得到的聚苯并咪唑溶液可直接浇铸成膜，在的有机溶剂或成膜助剂，最后将制各好的膜浸泡室温条件下使膜中的多聚磷酸充分水解即得到磷在一定浓度的酸溶液中一定时间后得到掺杂膜。酸掺杂的聚合物膜。使用这种方法能够得到磷酸对于分子量适中的mPBI，通常将其在一定温度掺杂度较高(20～30mol磷酸／每重复单元)的聚和压力下溶于D