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磺化聚乙烯醇/侧链交联型磺化聚芳醚酮复合质子交换膜的制备与性能 被引量：1
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作者 程海龙 郑锐 +5 位作者 孙娇娇 韩康辉 李奥 管丹丹 栾立伟 陶璐静 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2465-2476,共12页
磺化芳香类聚合物质子交换膜(PEM)为了达到较好的质子传导性能就必需具有较高的磺化度,然而较高的磺化度就会增加PEM的溶胀率、降低PEM的尺寸稳定性及增加PEM的甲醇渗透率等一系列问题。为此,通过直接缩聚的方法合成了含有羧基的聚芳醚... 磺化芳香类聚合物质子交换膜(PEM)为了达到较好的质子传导性能就必需具有较高的磺化度,然而较高的磺化度就会增加PEM的溶胀率、降低PEM的尺寸稳定性及增加PEM的甲醇渗透率等一系列问题。为此,通过直接缩聚的方法合成了含有羧基的聚芳醚酮共聚物(PAEK-x),利用刚果红作为交联剂并引入磺酸基团,与磺化聚乙烯醇(SPVA)复合制备磺化聚乙烯醇/磺化聚芳醚酮交联复合膜(Cr-SPAEK-x),通过红外光谱对交联复合膜进行了表征。对膜的性能测试发现,该系列交联复合膜表现出了良好的热性能、力学性能、氧化稳定性和适度的吸水性。交联结构形成于PAEK-x的羧基与刚果红的氨基及SPVA的羟基之间,不消耗膜中的传导基团磺酸基,因此该系列交联复合膜表现出了较高的质子传导率,酚酞啉(PPL)摩尔含量为100mol%的磺化聚乙烯醇/磺化聚芳醚酮交联复合膜Cr-SPAEK-100在25℃和80℃分别达到了0.053 S·cm^(-1)和0.109 S·cm^(-1)。交联网络结构的形成,抑制了膜的水溶胀性,提高了膜的尺寸稳定性,即使是吸水率最高的Cr-SPAEK-100膜的溶胀率室温下也只有5.26%,同时由于致密的交联网络结构的形成及具有高阻醇性能的SPVA的引入,有效地降低了该系列交联复合膜的甲醇渗透系数,最高也只有3.92×10^(-7)cm^(2)·s^(-1),可见该系列交联复合膜有望在直接甲醇燃料电池中得到应用。 展开更多
关键词 侧链交联型磺化聚芳醚酮 磺化聚乙烯醇 交联复合质子交换膜 尺寸稳定性 阻醇性能
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磺化聚乙烯醇/侧链磺化聚芳醚酮交联复合膜的制备与性能
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作者 程海龙 韩康辉 +5 位作者 孙娇娇 郑锐 李奥 栾立伟 管丹丹 陶璐静 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期147-156,共10页
通过溶液共混热处理方法,制备了磺化聚乙烯醇(SPVA)含量不同的SPVA/侧链磺化聚芳醚酮交联复合膜(Cr-SSPxx)。交联网络结构有效增强了交联复合膜的力学性能、热稳定性、氧化稳定性及尺寸稳定性,扫描电镜显示,交联复合膜呈现了更好的相容... 通过溶液共混热处理方法,制备了磺化聚乙烯醇(SPVA)含量不同的SPVA/侧链磺化聚芳醚酮交联复合膜(Cr-SSPxx)。交联网络结构有效增强了交联复合膜的力学性能、热稳定性、氧化稳定性及尺寸稳定性,扫描电镜显示,交联复合膜呈现了更好的相容性和均一性。随交联度增加,交联复合膜的溶胀率呈现明显下降趋势,在25℃和80℃时,Cr-SSP30膜的溶胀率分别仅有3.7%和7.6%。由于SPVA对醇有阻碍作用,以及交联网络结构增加了膜的致密性,故该系列Cr-SSPxx膜展现出非常优秀的阻醇性能,交联复合膜的甲醇渗透率明显低于纯S-SPAEK膜和磺化聚乙烯醇/侧链型磺化聚芳醚酮复合膜,Cr-SSP30膜的甲醇渗透率仅为9.4×10^(-8) cm^(2)/s。虽然与磺化聚乙烯醇/侧链型磺化聚芳醚酮复合膜相比,交联复合膜的质子传导率有所降低,但由于独特的侧链磺化结构能够促进质子传导,质子传导率最低的Cr-SSP30膜的传导率在25℃和80℃时也都分别达到了0.034 S/cm和0.065 S/cm,同时表现出了更高的质子选择性,能够满足直接甲醇燃料电池(DMFC)的使用要求,有望在DMFC中得到应用。 展开更多
关键词 侧链型磺化聚芳醚酮 磺化聚乙烯醇 交联复合质子交换膜
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侧链型磺化聚芳醚酮/磺化聚乙烯醇复合型直接甲醇燃料电池用质子交换膜 被引量：4
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作者 程海龙 徐晶美 +4 位作者 王哲 任春丽 白洪伟 赵成吉 张会轩 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1515-1523,共9页
通过溶液共混法制备了不同磺化聚乙烯醇(SPVA)含量的侧链型磺化聚芳醚酮/磺化聚乙烯醇(S-SPAEK/SPVA)复合膜.应用红外光谱(FTIR)对复合膜进行了表征,扫描电镜(SEM)显示SPVA均匀分布在复合膜中.通过对复合膜的性能测试发现该系列复合膜... 通过溶液共混法制备了不同磺化聚乙烯醇(SPVA)含量的侧链型磺化聚芳醚酮/磺化聚乙烯醇(S-SPAEK/SPVA)复合膜.应用红外光谱(FTIR)对复合膜进行了表征,扫描电镜(SEM)显示SPVA均匀分布在复合膜中.通过对复合膜的性能测试发现该系列复合膜具有良好的热性能、较高的吸水率和保水能力.SPVA中的羟基能有效地阻碍甲醇的透过,甲醇渗透系数从S-SPAEK/SPVA5复合膜的7.9×10-7cm2·s-1降低到S-SPAEK/SPVA30的1.3×10-7cm2·s-1,比S-SPAEK膜的11.5×10-7cm2·s-1降低了一个数量级.SPVA的引入增加了亲水基团数量,增加了复合膜的吸水和保水能力,有利于质子按照"Vehicle"机理和"Grotthuss"机理进行传递,柔软的SPVA链段与S-SPAEK侧链聚集成亲水相区,形成连续的质子传输通道,提高了复合膜的质子传导率.在25和80℃时,S-SPAEK/SPVA30复合膜的质子传导率分别达到了0.071和0.095S·cm-1.可见,S-SPAEK/SPVA复合膜有望在直接甲醇燃料电池中得到应用. 展开更多
关键词 磺化聚芳醚酮 磺化聚乙烯醇 复合膜 质子传导率 甲醇渗透率
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