SPES/PWA/SiO2復合質子交換膜的性能

龔春麗 周 毅 閆禮成 文 勝,,* 鄭根穩

(1孝感學院化學與材料科學學院,湖北孝感 432000; 2湖北大學材料科學與工程學院,武漢 430062)

SPES/PWA/SiO2復合質子交換膜的性能

龔春麗1周 毅1閆禮成2文 勝1,2,*鄭根穩1

(1孝感學院化學與材料科學學院,湖北孝感 432000;2湖北大學材料科學與工程學院,武漢 430062)

以磺化聚醚砜(SPES)為基體,以不同比例的SiO2溶膠與磷鎢酸(PWA)為摻雜物,制備了一種有望用于直接甲醇燃料電池(DMFC)的新型SPES/PWA/SiO2有機-無機復合膜,并經熱失重分析(TGA)、差示掃描量熱儀(DSC)、掃描電鏡(SEM)-X射線能譜分析(EDX)等對膜的結構和性能進行了表征,探討了復合膜用作質子交換膜的可能性.結果表明:復合膜較純SPES膜具有更高的熱穩定性、玻璃化轉變溫度和吸水率;雖然在室溫和電池操作溫度(80℃)下,復合膜的拉伸強度均低于純SPES膜,但即使當SiO2含量高達20%(w)時,復合膜的拉伸強度仍高于Nafion 112膜的;SEM圖片顯示SiO2和PWA在膜中分布均勻,這將有利于連續質子傳輸通道的形成.對于SiO2含量為15%(w),PWA含量為6%(w)的復合膜,其室溫質子傳導率達到了0.034 S·cm-1,與Nafion 112膜的相當,但其甲醇滲透率明顯降低,僅為商用Nafion 112膜的七分之一左右,這表明該復合膜在直接甲醇燃料電池中具有良好的應用前景.

直接甲醇燃料電池; 磺化聚醚砜; 二氧化硅; 磷鎢酸; 復合膜

Abstract：Novel sulfonated poly(ether sulfone)(SPES)/phosphotungstic acid(PWA)/silica organic-inorganic composite membranes for application in direct methanol fuel cells(DMFCs)were prepared by doping SiO2sol and PWA into SPES matrix.The structure and performance of the obtained membranes were characterized by thermogravimetric analysis(TGA),differential scanning calorimetry(DSC),and scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy(SEM-EDX),etc.Compared with the pure SPES membrane,SiO2and PWA doping led to higher thermal stabilities,a higher glass transition temperature(Tg),and higher water uptake.At 20℃and a fuel cell operating temperature of 80℃,the tensile strength of all the composite membranes was lower than that of the SPES membrane.However,even when the content of SiO2was as high as 20%(w),the composite membrane still possessed a higher strength than a Nafion 112 membrane.The morphology of the composite membranes indicated that SiO2and PWA were uniformly distributed throughout the SPES matrix,which may facilitate proton transport.The proton conductivity of the composite membrane(SPES-P-S 15%:15%(w)SiO2and 6%(w)PWA)reached 0.034 S·cm-1,which was similar to that of the Nafion 112 membrane at room temperature.However,methanol permeation through the SPES-P-S 15%composite membrane decreased dramatically and was only one-seventh that of the Nafion 112 membrane.This excellent selectivity of the SPES/PWA/SiO2composite membrane points to its potential use as a promising electrolyte for DMFCs.

Key Words： Direct methanol fuel cell;Sulfonated poly(ether sulfone); SiO2;Phosphotungstic acid;Composite membrane

直接甲醇燃料電池(DMFC)是直接以甲醇為燃料的化學電源,具有能量密度高、工作溫度低、對環境友好以及燃料儲運方便和可以使用現有的加油站系統等優點,因而較氫燃料電池更適于用作便攜式電子電器的移動電源,成為了目前燃料電池研究和開發的熱點[1-4].質子交換膜作為DMFC的絕對關鍵性材料,被稱為DMFC的心臟,其性能直接關系到燃料電池的整體性能[5-9].理想的質子交換膜具有導通質子、阻止甲醇和氧化劑透過的作用.目前常用的質子交換膜是全氟磺酸型膜,其中最具有代表性的是美國杜邦公司的Nafion系列膜,這類全氟磺酸膜雖然具有較高的質子傳導率、化學穩定性、熱穩定性和機械強度,但卻存在甲醇滲透嚴重即阻醇性能差的缺點,從而大大限制了DMFC的開發與應用.另外由于全氟磺酸膜的制備工藝復雜、要求苛刻而使其價格異常昂貴[10].因此研制和開發阻醇性能好且性價比高的新型質子交換膜是目前研究的熱點.除了在全氟磺酸膜基礎上進行改性外,國內外的許多研究均致力于在高性能的聚合物上引入具有離子交換能力的磺酸、羧酸等基團制備非氟主鏈的聚合物膜,以及通過聚合物共混[11-13]和無機-有機聚合物的摻雜制備復合膜[14-19].其中有機-無機復合膜是發展新型質子交換膜的有效途徑之一.許多研究表明SiO2在膜中能大大提高膜的阻醇性能[20-22],Tsai等[20]將SiO2摻入磺化聚芳醚砜共聚物中制得了一種納米復合膜,通過測定單電池性能,發現該復合膜在80℃時的單電池性能與Nafion 117膜相近.然而,盡管SiO2在膜中能有效地阻止甲醇的滲透,但由于其本身不具備質子傳導性,當摻雜量較高時會使膜的質子傳導率下降幅度較大,難以滿足DMFC的需求.這一點在我們所制備的磺化聚醚砜(SPES)/SiO2復合膜體系中得到了證實[23].

雜多酸具有較高的質子傳導能力、獨特的結構和化學性質,如室溫下磷鎢酸(PWA)的電導率為0.18 S·cm-1,磷鉬酸(PMoA)的電導率為 0.17 S·cm-1[24],因此經常被用于摻雜在膜基體中,以提高膜的質子傳導率.鄧會寧等[4]制備的PWA/SPEEK(磺化聚醚醚酮)復合質子交換膜具有良好的質子導電性,可與Nafion 115膜相比擬,而其甲醇滲透性卻遠低于Nafion 115膜.Smitha等[25]報道的磺化聚砜(SPSF)/PWA復合膜在高溫下具有較高的質子傳導率,當PWA含量達到40%時,其在120℃下的質子傳導率為0.14 S·cm-1,高于同條件下Nafion 117膜的質子傳導率.本文擬在阻醇性能良好的SPES/SiO2復合體系中引入質子傳導率較高的PWA,在保持膜較高阻醇性能的同時以改善膜的質子傳導性能,并對該復合膜的結構和性能進行了研究,探討其作為質子交換膜而用于DMFC的可能性.

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

聚醚砜(PES):德國BASF公司,Ultrason E6020P,MW=58000;N,N-二甲基乙酰胺(DMAC):分析純,國藥集團化學試劑有限公司;正硅酸乙酯(TEOS):分析純,天津市博迪化工有限公司;磷鎢酸(PWA):工業純,國藥集團化學試劑有限公司;濃硫酸:分析純,開封東大化工有限公司;氯磺酸:化學純,中國亨新化工試劑廠.

熱重分析儀:美國TA公司SDT-Q600;差示掃描量熱儀:美國TA公司DSC Q-100;掃描電子顯微鏡:日本HITACHI X-650;X射線能譜分析儀:英國Oxford儀器公司Energy Dispersive X-ray(EDX)1350;氣相色譜儀:美國HP公司GC-5890 series II.頻率響應分析儀:英國Solatron公司1260.

1.2 聚醚砜的磺化與復合膜的制備

聚醚砜的磺化以濃硫酸為溶劑,氯磺酸為磺化劑來進行,具體步驟參照文獻[26].離子交換容量(IEC)值的測定采用酸堿滴定法,將SPES膜樣品浸泡在大量的1 mol·L-1的NaCl溶液中至少48 h,使樣品中的磺酸基團中的H+都交換成Na+,然后用0.01 mol·L-1的NaOH標準溶液來滴定浸泡后液體中氫離子.離子交換容量值由下面公式來進行計算:

其中c是NaOH溶液的濃度(mol·L-1),V是所用NaOH溶液的體積(L),m是SPES的質量(g).實驗得到SPES的磺化度為35%,對應的離子交換容量值為1.34 mmol·g-1.

室溫下將SPES溶于DMAC形成質量分數為6%的均相溶液待用.稱取一定量的PWA溶于去離子水,向其中加入一定量的TEOS,超聲振蕩30 min,將該混合物倒入已配好的SPES溶液中,超聲振蕩30 min后,再磁力攪拌1 h,其中PWA與所形成的SiO2的質量比固定為2:5.然后將混合物倒入成膜板中,置于烘箱,60℃烘4 h,80℃烘10 h,100℃烘4 h.最后待自然冷卻后,取膜,復合膜用SPES-P-S x表示,其中x為SiO2占SPES的質量分數.

1.3 復合膜結構與性能表征

膜的熱穩定性采用熱重分析儀進行測試,溫度30-700℃,升溫速率10℃·min-1,N2保護.玻璃化轉變溫度(Tg)采用DSC進行測定.為了消除熱歷史,掃描兩次,第一次溫度范圍25-250℃,N2保護,升溫速率20℃·min-1,淬火后進行第二次掃描,溫度范圍25-300℃,N2保護,升溫速率10℃·min-1,取第二次的掃描圖譜作為測試結果.

膜的吸水率就是干膜吸水的質量比率,將一定質量的干膜浸泡于去離子水中,24 h后取出,用濾紙迅速吸去膜表面的水分后準確稱取其質量,其吸水率(Wt)可根據公式(2)計算:

式中,Ww為膜在室溫下的濕重(g);Wd為膜在室溫下的干重(g).

溶脹性測試是分別測定干膜和在80℃去離子水中保持了24 h的濕膜的長、寬和厚度尺寸,然后由式(3)計算出溶脹率:

式中,lw為膜處于濕態時的長度;ld為膜處于干態下的長度.寬度和厚度的尺寸改變也如式(3)進行求取.

PWA在膜中的穩定性參考文獻中所述的方法[27]進行測定:將膜在100℃真空干燥24 h后稱重(W1),再將該樣品分別浸泡在室溫去離子水和沸水中保存24 h,分別取出后在100℃真空干燥24 h后稱重(W2),PWA在膜中的穩定性即由式(4)進行計算:

采用高溫拉伸試驗機(GT-TFS2000,臺灣高鐵檢測儀器有限公司)測定了復合膜在20和80℃下拉伸行為,按ASTM-638標準,將膜制成啞鈴型樣條,拉伸速度2 mm·min-1.

采用SEM膜觀察了膜的斷裂面微結構.其中,加速電壓為15 kV,樣品在液氮下淬斷,斷面噴金后觀察,同時將膜的斷面在X射線能譜分析儀上進行EDX分析.

膜的質子傳導率采用交流阻抗法在頻率響應分析儀上進行測試,頻率掃描范圍為1-107Hz,交流信號振幅為100 mV.在測試之前,膜樣品置于室溫去離子水中達飽和.膜的質子傳導率σ(S·cm-1)通過式(5)進行計算:

式中,a和S分別為兩電極的間距(cm)和兩電極間待測膜的有效橫截面積(cm2),R是膜的阻抗(Ω),通過Nyquist圖求得.

采用隔膜擴散池來測試膜的阻醇性能.將膜夾在兩半室中間,在A側注入20 mL含有甲醇和乙醇體積分數(φ)為8%和0.2%的水溶液,B側注入同體積的乙醇體積分數為0.2%的水溶液.利用氣相色譜儀來檢測另一側甲醇濃度的變化,其中色譜柱采用的是HP-20M(CARBOWAX 20M phase)毛細管色譜柱,隔膜池中兩側均含有乙醇是為了作內標.膜的甲醇滲透系數采用式(6)進行計算:

其中φB是t時刻B側的甲醇濃度(體積分數),φA是A側的甲醇濃度,A、L和VB分別是膜的面積(cm2)、厚度(cm)和B側溶液的體積(mL),t為滲透的時間(s),Pm為滲透系數(cm2·s-1).

2 結果與討論

2.1 熱穩定性分析

PWA、SPES和復合膜的TG與DTG曲線如圖1和圖2所示,可以看出,磷鎢酸除了在150℃附近由于脫水而有輕微的失重之外,在整個測試溫度范圍內是較為穩定的.復合膜則表現出與純SPES膜相似的熱穩定性,所有膜均出現了三個熱降解區間,第一階段分解溫度發生在190-320℃,根據我們以前對SPES/磷酸硼復合膜所做的研究[28],這可能與膜中殘留溶劑DMAC、雜多酸脫去結晶水和SiO2在高溫下的脫水等因素有關,而膜中殘留溶劑的存在可解釋如下:只有將聚合物在其玻璃化轉變溫度(Tg)以上進行退火處理才有可能完全除去膜中的殘留溶劑,雖然DMAC在常壓下的沸點僅為165℃,但在該溫度時聚合物仍處于玻璃態,溶劑分子與聚合物分子鏈牢固地纏結在一起,所以在165℃時DMAC并未完全揮發,只有當聚合物完全處于橡膠態時,此時自由體積的增加會增加分子鏈的滑移,從而可較完全地去除與聚合物鏈纏結的DMAC溶劑.第二階段分解溫度開始于約380℃,這應該歸屬于磺酸基團的降解.第三階段是聚合物主鏈降解所引起的失重.從DTG曲線還可發現,SiO2和PWA的加入雖然使第二階段的熱降解溫度略微降低,但卻使聚合物主鏈的降解溫度明顯向高溫移動.

2.2 玻璃化轉變溫度

二氧化硅和磷鎢酸的摻雜對復合膜玻璃化轉變溫度影響如圖3所示,從DSC曲線可以看出,復合膜的Tg較純SPES膜有所增加,例如,純SPES膜的Tg為 210℃左右,而對于 SPES-P-S 5%、SPES-P-S 10%、SPES-P-S 15%和SPES-P-S 25%復合膜,其Tg分別為215、223、229和234℃.玻璃化轉變溫度的升高可能與膜中SiO2、PWA和磺酸基團間特殊的相互作用尤其是氫鍵作用有關,因為通過溶膠-凝膠法得到的二氧化硅含有較多的親水性的硅醇和硅羥基等基團,磺酸基團易與這些基團和PWA中的P—OH形成分子間的氫鍵,從而形成了物理交聯點,增加了大分子鏈間的相互作用,使鏈段運動受阻.這種玻璃化轉變溫度的增加也表明SiO2和PWA的加入能在一定程度上提高復合膜的熱穩定性.

2.3 吸水率與溶脹性

質子交換膜的電導率強烈依賴于水的存在,質子在膜中的傳導率隨水含量的增加而增加,幾乎呈線性變化.較高的吸水率不但有利于磺酸基團上質子的分離,而且以水作為質子載體的質子傳輸過程也會變得很容易.但膜的含水量過高也會導致膜溶脹過度,從而大大降低其機械性能,而且也會使膜的甲醇滲透率增加.因此平衡膜的吸水率與溶脹性非常重要[28-29].

表1列出了復合膜在室溫下的吸水率,結果表明,復合膜的吸水率較純SPES有了很大程度的提高.這得益于磷鎢酸和二氧化硅較強的親水性能:PWA分子結構中含有P—OH基團,而由溶膠-凝膠法制備的SiO2表面也被大量的Si—OH基團所覆蓋,其中的—OH能夠與水分子形成氫鍵,從而使膜能吸收大量的水分.膜的保水能力隨摻雜量的提高而增強,但當摻雜量較高時,吸水率增加的趨勢變緩,例如當SiO2含量為20%的復合膜(此時PWA的含量為8%),其吸水率為 43.2%,而SiO2含量為25%的復合膜(此時PWA的含量為10%)吸水率為44.6%,僅增加了1.4%,這可能與復合膜中PWA的部分溶出有關.膜在80℃下的溶脹數據也如表1中所示,可以看出,復合膜由于吸水率高于純SPES膜,所以其溶脹率也大于SPES膜,但總的來說,復合膜的溶脹率增加的幅度要遠小于其吸水率增加的幅度,這可能是因為磺酸基團、PWA和SiO2之間的相互作用阻止了膜的過度溶脹,使得復合膜在DMFC的操作溫度下(80℃)仍具有足夠的機械強度,這一點在膜的機械性能數據中也得到了證實.

表1 復合膜的各種物理性質Table 1 Physical properties of composite membranes

2.4 PWA在膜中的穩定性

PWA在水中具有較好的溶解性.燃料電池工作時,電池反應產生的水可能使復合膜中的PWA溶出,導致膜的電導率下降,因此考察膜中PWA的穩定性十分重要.復合膜在室溫和沸水中PWA的溶出率列于表1,可以看出所有的膜包括純SPES膜都有一個失重.對于純SPES膜來說,該失重可能是膜中的殘留溶劑或一些高沸點的水溶性雜質所致.對于復合膜而言,其失重均高于純膜的失重,這個多余的失重是由于PWA的溶出所導致的.而且失重量隨著PWA含量的增加有所增加,例如,對于SPESP-S 5%復合膜,其失重量僅為0.7%,而對于SPESP-S 25%復合膜,其失重量增至3.4%,但總的來說,PWA的溶出率都不是太大,這可能是因為酸性的PWA對正硅酸乙酯的水解和縮合有催化的作用,在溶膠-凝膠法形成SiO2的同時,將PWA緊緊地包裹在SiO2的網絡之中,再加上磺酸基團、SiO2和PWA三者之間的強烈氫鍵相互作用力也對降低PWA的流失性起到了一定的作用.

2.5 膜的拉伸性能

膜的機械強度直接影響了膜電極組(MEA)的制造條件和電池的使用壽命.本文分別測定了膜在室溫和80℃下的拉伸性能,結果如表2所示.為了進行對比,商用的Nafion 112膜也在室溫和80℃下進行了測試,在室溫時,測得Nafion 112膜的斷裂伸長率為310.5%,拉伸強度為27.10 MPa,這與DuPont公司所報道的Nafion系列產品的拉伸性能結果基本吻合.而對于摻雜了PWA和SiO2的復合膜而言,其拉伸強度和斷裂伸長率均較純SPES膜有所下降,這可能是由于無機物的引入破壞了SPES基體的聚集態結構的有序性所致,但與商用的Nafion 112膜相比,除了SPES-P-S 25%的復合膜外,其余膜的拉伸強度均高于Nafion 112膜.

當溫度升高時,所有膜的拉伸強度均出現了一定程度的下降,而伸長率卻明顯增加(如表2中80℃所示),這可能與高溫下分子鏈的運動能力增加有關.綜合復合膜在室溫和80℃下的拉伸性能數據可以得出,SiO2含量低于25%(此時PWA含量低于10%)的復合膜具有足夠的機械穩定性而被用于DMFC中.

2.6 膜的形態結構

利用SEM對SPES膜和復合膜用液N2淬斷后的斷面形態結構進行了觀察,并用EDX對它們的組成分布進行了研究.從SEM圖(圖4)可以看出純SPES膜斷面致密、均勻、光滑,圖4(b,c,d)中顆粒狀的物質為通過溶膠-凝膠法所形成的SiO2微粒,這可由圖5(a)中SPES-P-S 25%復合膜斷面中粒子的EDX圖確定.SiO2在SPES聚合物基體中的分布較為均一,這同直接將SiO2粒子加入到聚合物溶液中而制得的復合膜有很大區別,通過簡單的機械混合不可能使聚合物基體與無機粒子之間達到如此均勻滲透網絡結構.對于不同摻雜量的復合膜來說,微粒在聚合物基體中的尺寸不是恒定不變的,SPES-P-S 15%復合膜中 SiO2的平均粒徑約為1.0 μm.隨著SiO2含量的增加,微粒的尺寸逐漸增加,在SPES-PS 25%的復合膜中約為1.5 μm.二氧化硅無機相在聚合物基體中的均勻摻雜,不僅有助于在各個方向上阻止甲醇的滲透,而且能提高膜基體的耐熱性和機械性能.為了考查復合膜中PWA的分布情況,我們對SPES-P-S 25%復合膜的斷面進行了EDX分析,并重點分析了P元素的分布,如前所述,PWA在700℃以前只有結晶水的脫除,并沒有發生分解,所以P元素的分布可以代表PWA在膜中的分布.圖5(b)中白點分布的位置和密度對應于復合膜斷面內P元素分布的位置和濃度,可以看出P元素在整個斷面內是均勻分布的,這說明PWA在復合膜中分散得十分均勻.

表2 復合膜的拉伸性能、質子傳導率(σ)與甲醇滲透系數(Pm)Table 2 Tensile property,proton conductivity(σ),and methanol permeability(Pm)of membranes

2.7 質子傳導率分析

復合膜的質子傳導率采用交流阻抗法測定膜的阻抗R,再根據σ=l/Rdw(其中l為電極間的距離,d和w分別為膜的厚度和寬度,σ為膜的質子傳導率)來計算膜的質子傳導率.膜的質子傳導率是其作為燃料電池電解質的一個關鍵性質,其高低與膜的形態、吸水率和IEC值的大小密切相關.復合膜在室溫和80℃下的質子傳導率值列于表2.可以看出復合膜的質子傳導率先是隨著PWA和SiO2含量的增加而增加,而后又有所降低,室溫下SPES-P-S 15%復合膜的質子傳導率達到最高,為0.034 S·cm-1,之后質子傳導率隨著摻雜量的增加開始下降.剛開始增加的原因可能是二氧化硅能吸附較多的水,有利于質子的傳遞,再者PWA本身具有較高的質子傳導率,其室溫下的電導率為0.18 S·cm-1[24],復合膜中的這些給質子基團和較強的保水能力使其能具有更高的質子傳導率.當SiO2含量大于15%(此時PWA含量大于6%)后,質子傳導率開始出現下降的趨勢,這應該是因為二氧化硅本身不具有傳導性,其對復合膜質子傳導率下降的影響要大于PWA對質子傳導率的貢獻;另外復合膜的質子傳導率下降可能還與組分之間氫鍵的形成有關,因為通過溶膠-凝膠法得到的二氧化硅含有較多的親水性的硅醇和硅羥基等基團,磺酸基團易與這些基團形成分子間的氫鍵,這樣就導致膜中的自由—SO3H基團數減少,增加了質子傳輸的阻力,使膜的質子傳導率有所降低;此外隨著二氧化硅與PWA含量的增加,膜的吸水率也明顯增加,大量的吸水導致膜發生溶脹,這在一定程度上稀釋了磺酸基團的濃度,也導致膜的質子傳導率有所降低.

2.8 阻醇性能

對DMFC而言,質子交換膜的阻醇性能的提高意味著可采用較高濃度的甲醇作燃料,從而使DMFC的能量密度得到進一步提高.質子交換膜的阻醇性能采用甲醇滲透系數(Pm)來表征.實驗測得商用 Nafion 112膜的甲醇滲透系數為 1.05×10-6cm2·s-1,與文獻報道[30]的基本一致.

純SPES膜和復合膜在室溫下的甲醇滲透系數列于表2.可以看出,SPES作基體的質子交換膜的甲醇滲透系數大大低于Nafion 112膜,而且適量的SiO2能提高膜的阻醇性能.復合膜的優異阻醇性能可能是由于復合膜中SiO2的作用,據鄧會寧等[4]解釋,SiO2等無機摻雜物均不能與水和甲醇發生相互作用,因此甲醇在透過膜時要繞過無機物顆粒,增長了甲醇透過膜的行程,可以起到阻擋甲醇通過的作用.但隨著SiO2和PWA在復合膜中含量的增加,阻醇性能增加的幅度變緩,例如SPES-P-S 10%復合膜的甲醇滲透系數為3.08×10-7cm2·s-1,SPES-P-S 15%的 Pm降為 1.52×10-7cm2·s-1,降幅為 50.6%;而SPES-P-S 20%的 Pm為1.24×10-7cm2·s-1,降幅僅為18.4%.這種現象可能是因為PWA易溶于水和甲醇,與二者存在著分子間的相互作用,另外隨著PWA和SiO2含量的增加,膜內親水區域增大,使甲醇容易通過.因此,結合膜的質子傳導率和甲醇滲透性兩方面來看,SPES-P-S 15%復合膜的質子傳導率(室溫達0.034 S·cm-1)在幾種不同配比的復合膜中最高,可與同條件下的Nafion 112膜的質子傳導率(室溫達0.051 S·cm-1)相比擬,但其甲醇滲透性卻僅為Nafion 112膜的七分之一,這表明SPES與磷鎢酸、二氧化硅的復合膜有望作為一種新型的質子交換膜而用于DMFC中.

3 結 論

以SPES為基體,制備了一系列不同PWA和SiO2含量的復合膜.隨著磷鎢酸和二氧化硅的引入,復合膜的質子傳導率雖有所下降,但仍可滿足DMFC的使用要求.同時復合膜的熱穩定性、吸水率和阻醇性能明顯提高,SPES-P-S 15%復合膜的綜合性能最為優異,其室溫質子傳導率達到0.034 S·cm-1,與Nafin 112膜相當,但其甲醇滲透率僅為商用Nafion 112膜的七分之一,有希望作為質子交換膜而用于DMFC中.

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Properties of SPES/PWA/SiO2Composite Proton Exchange Membranes

GONG Chun-Li1ZHOU Yi1YAN Li-Cheng2WEN Sheng1,2,*ZHENG Gen-Wen1
(1Faculty of Chemistry and Materials Science,Xiaogan University,Xiaogan 432000,Hubei Province,P.R.China;2Faculty of Materials Science and Engineering,Hubei University,Wuhan 430062,P.R.China)

O646

Received:June 2,2010;Revised:August 25,2010;Published on Web:October 8,2010.

*Corresponding author.Email:shengwen@xgu.cn;Tel:+86-712-2345464.

The project was supported by the Natural Science Foundation of Hubei Province,China(2009CDZ016).

湖北省自然科學基金(2009CDZ016)資助項目