PVA/FA/4A復合質子交換膜的制備及性能研究

張建民，段紅星 ，李紅璣,2，魏佳齊，王阿寧

（1．西安工程大學，陜西 西安 710048；2. 西安理工大學，陜西 西安 710048）

PVA/FA/4A復合質子交換膜的制備及性能研究

張建民1，段紅星1，李紅璣1,2，魏佳齊1，王阿寧1

（1．西安工程大學，陜西 西安 710048；2. 西安理工大學，陜西 西安 710048）

以聚乙烯醇(PVA)、富馬酸(FA)和4A分子篩為原料,利用流延法制備了PVA/FA/4A復合質子交換膜，并對膜的吸水率、溶脹率和離子交換容量、甲醇透過率、電導率等性質進行了測定。結果表明：室溫為20℃條件下，測得PVA/FA/4A膜的吸水率為156%，溶脹率為49.1%，離子交換容量為0.804 mmol/L,電導率為3.33×10-2S/cm,甲醇滲透率為0.72×10-7cm2/S.表明PVA/FA/4A復合質子交換膜具有很好的阻醇效果和高的質子導電性。

質子交換膜；聚乙烯醇；富馬酸；4A分子篩

直接甲醇燃料電池作為目前應用最廣泛的燃料電池，具有結構簡單、燃料價格低廉、比能量高等特點,適用于便攜式電子設備、移動電話和電動汽車的電源[1-3]。質子交換膜作為燃料電池的關鍵組成部分，有著隔離陽極與陰極，交換質子和絕緣電子的作用。目前，使用最廣泛的是具有優良導電性的Nafion膜，但這類膜價格昂貴，甲醇滲透嚴重，且此類膜中含有大量的“氟”，對環境造成了極大的污染，所以其在直接甲醇燃料電池(DMFC)中的應用受到了局限[4-6]。因此開發一種價格低廉，對環境污染小，質子導電性好，低甲醇滲透率的質子交換膜是人類迫在眉睫的任務。

聚乙烯醇(PVA)具有價格低廉，機械性能好，環境友好等特點，可作為膜的基體材料，但純PVA膜質子傳導能力差、溶脹度大。為了解決這類問題，研究者利用無機-有機復合的方法直接摻雜具有質子傳導能力的磷酸、聚丙烯酸等無機雜多酸和無機微粒（SiO2、TiO2、Al2O3等），提高了復合質子交換膜的導電率和阻醇能力[7-10]?！?br>