燃料電池用磺化芳香類聚合物膜研究進展*

崔秋娟，喬宗文，崔 喬

（陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300）

目前，能源供應主要依賴煤、石油、天然氣等化石燃料，過度開采不僅對環境造成污染，而且加劇資源枯竭[1]。尋找新的能源替代品，成為眾多科學家們的研究方向。在眾多的可替代新型能源中，燃料電池是一種干凈、清潔、環境友好型的能量轉換方式。研究發現，高分子聚電解質燃料電池能將物質的化學能高效的轉化為電能，并且沒有廢棄物的產生，符合當前的環保要求[2]。

在高分子聚電解質燃料電池中，核心部件是質子交換膜。目前，美國杜邦公司研發生產的Nafion系列膜（全氟磺酸膜）應用最為廣泛。但因其價格昂貴、甲醇滲透率高、傳導率隨溫度升高而降低等缺陷促使人們積極探索價格低廉、機械強度高、熱穩定性和化學穩定性好的新型高分子膜材料[3]。科學家們通過分子設計，制備出具有一定分子結構的膜材，并對膜材進行修飾和改性，使得膜材滿足要求。

1 主鏈型磺化芳香聚合物質子交換膜改性研究

芳香族聚合物（聚砜/聚苯咪唑/聚酰胺/聚醚醚酮等）材料相比于全氟磺酸材料，具有大-π 共軛鍵。在主鏈上引入芳環，可使分子結構牢固，增加膜的剛性、玻璃化溫度和熱穩定性。以磺化聚合物作為膜材制備相應的質子交換膜，性能優越，成本低廉，備受學者們的關注。目前，研究主要集中在聚合物主鏈上鍵入磺酸基團，通過鍵合更多的磺酸基團來提高質子傳導率。但磺酸基團鍵合量過高時，膜的吸水溶脹性就增大，導致膜的尺寸穩定性迅速降低。……