磺化聚芳醚酮砜/ZrO2复合型质子交换膜的制备与性能  

Preparation and Behavior of Sulfonated Poly(arylene ether ketone sulfone)s/ZrO_2 Composite Proton Exchange Membranes

作　　者：王哲[1] 高洪成[1] 赵成吉[2] 常虹[1] 张会轩[1] 那辉[2] 

机构地区：[1]长春工业大学合成树脂与特种纤维工程研究中心,长春130012 [2]吉林大学化学学院麦克德尔米德实验室,长春130012

出　　处：《高等学校化学学报》2011年第8期1884-1888,共5页Chemical Journal of Chinese Universities

基　　金：吉林省教育厅“十一五”科研规划项目(批准号:2008112)资助

摘　　要：通过溶胶-凝胶法制备了纳米ZrO2无机粒子,再通过溶胶共混法制备了不同ZrO2含量的磺化聚芳醚酮砜(SPAEKS)复合膜.红外光谱显示复合膜中存在Zr—O—Zr吸收峰.扫描电镜照片显示纳米ZrO2无机粒子能够均匀地分散在SPAEKS聚合物基体中,未发生团聚现象.通过对复合膜的性能测试发现,纳米ZrO2无机粒子的引入提高了复合膜的热稳定性、吸水率和质子传导率.在80℃时,SPAEKS/ZrO2-10%(质量分数)复合膜的甲醇渗透系数为5.6×10-7 cm2/s,低于SPAEKS膜的甲醇渗透系数(6.7×10-7 cm2/s).同时,复合膜在80℃时的质子传导率都在0.08 S/cm以上.Sulfonated poly（aryle ether ketone sulfone）（SPAEKS）/ZrO2 composite membranes with different contents of ZrO2 were prepared by sol-blend mixed method.Infrared spectra show that the Zr-O-Zr absorption peaks exist in composite membrane.SEM images show ZrO2 nano-inorganic particles uniformly dispersed in SPAEKS polymer matrix.It was found that the introduction of nano-particles ZrO2 improved the thermal stability,water uptake and proton conductivity.The methanol permeability coefficient（5.6×10-7cm2/s） of SPAEKS/ZrO2-10% composite membrane was lower than that of SPAEKS film（6.7×10-7 cm2/s） at 80 ℃.The proton conductivities of all composite membrane exceeded 0.08 S/cm at 80 ℃,which meet with the requirement of proton exchange membrane fuel cell（PEMFC） at elevated temperature operation.The SPAEKS/ZrO2 composite membranes show good potential for the usage in high temperature PEMFC.

关 键 词：磺化聚芳醚酮砜 质子传导率 氧化锆 复合膜 质子交换膜燃料电池 

分 类 号：O631[理学—高分子化学] O625.75[理学—化学]