基于磺化聚芳醚砜／交联聚丙烯酰胺的semi-IPN质子交换膜的制备及性能

以4,4,-二氟二苯砜、4,4,-联苯二酚、3,3’二磺化-4,4’-二氟二苯砜钠盐为原料,经亲核取代共聚反应,合成了磺化聚芳醚砜（SPAES）聚合物。以偶氮二异丁腈为引发剂,丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为原料,经自由基聚合合成了交联聚丙烯酰胺（CPAM）,利用溶液浇铸法制备了-系列半互穿聚合物网络结构质子交换膜（semi—IPN—SPAES／CPAM）。研究了该系列膜的离子交换容量、吸水率、尺寸变化率、质子导电率及水解稳定性。结果表明,该类质子交换膜具有较低的吸水率、良好的尺寸稳定性、较高的质子导电率及水解稳定性。与不含semi—IPN结构的SPAES膜相比,semkIPN—SPAES／CPAM膜在低湿度条件下的质子导电率有了大幅度的提升。     

EVOH质子交换膜的制备及表征

以碳酸钾为催化剂由乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)与1,3丙烷磺酸内酯(PS)的磺化反应制得离子聚合物(EVOH-g-SO3K),该离子聚合物透析后通过流延法成膜得到质子交换膜(EVOH-g-SO3H).探讨了离子交换容量(IEC)对质子交换膜传导率的影响,当K2CO3/PS摩尔比为1:2,PS用量为0.03mol,IEC=0.67mmol/g时电导率达到最大值0.003S/cm;研究了S-EVOH与EVOH溶液共混后其质子传导率的变化,当S-EVOH/EVOH的质量比为7∶3时电导率可达到0.012S/cm.研究了质子交换膜的质子传导率,离子交换容量(IEC),热学方面的性能.     

含砜基磺化聚酰亚胺的合成及其质子导电率和耐水性

合成了一种新型的含有砜基的磺化二胺单体4,4’-二(4-氨基苯氧基)二苯砜-3,3’-二磺酸(BAPPSDS)以及相应的具有不同离子交换容量(IEC)的磺化聚酰亚胺.所制得的聚合物具有良好的溶解性、成膜性及很高的热稳定性,在高相对湿度下及水中这些磺化聚酰亚胺膜显示出较高的质子导电率(与Nafion 117相当).膜的耐水性与其IEC值及磺化二胺单体的构型有关,降低膜的IEC值和使用线型磺化二胺单体可以极大地提高膜的耐水性.得到了既具有较高的质子导电率又有良好耐水性的磺化聚酰亚胺膜.     

PFSI／PTFE复合膜用于质子交换膜燃料电池的研究

通过将全氟磺酸溶液加入到胛FE多孔膜中制备了PFSI／PTFE复合膜。SEM的测试结果显示,已有一层均匀的薄的PFSI膜存在于PTFE多孔膜表面,全氟磺酸树脂已均匀地分布到PTFE多孔膜中。实验证明,复合膜的强度和尺寸稳定性都优于单膜;厚度为40μm的复合膜,其电性能与厚度为60μm的单膜接近,复合膜最低膜厚可达20μm。用价格相对便宜的PTFE来部分代替昂贵的全氟磺酸树脂,可以减少全氟树脂的用量,降低质子交换膜燃料电池的制造成本。     

流延法制全氟磺酸质子交换膜的性能研究

全氟磺酸质子交换膜作为一种固体聚合物电解质,它具有化学稳定性和热稳定性好、电压降低、电导率高、机械强度高等优点,可在强酸、强碱、强氧化剂介质和高温等条件下使用,并已成为氯碱工业及燃料电池生产中最关键的组件.对流延法制全氟磺酸质子交换膜的物理机械性能和电性能进行了研究,并与挤出法制全氟磺酸质子交换膜比较,认为流延法膜和挤出法膜物理机械性能和电性能相差不大,但在表面形态上具有较大差异.     

大尺寸亲水结构序列嵌段离聚物的结构及性能

以双酚芴、4,4’-二氯二苯砜、联苯双酚型二氮杂萘酮、二氟二苯酮磺酸钠为原料,采用"二锅二步"法制备了一系列具有不同尺寸亲水结构的芴-联苯双酚型氮杂萘酮-两亲序列嵌段聚芳醚砜酮离聚物质子交换膜材料.对合成的质子交换膜材料结构和性能的研究表明:该系列新型离聚物的结构可控;离聚物膜具有明显的微相分离结构,憎水相以小的分离的连续相包裹在亲水连续相中,且随着亲水链段尺寸的增大,其亲水区域的尺寸增大,呈现明显的吸水溶胀状态,形成了大的质子交换通道;该系列膜具有良好的热稳定性,合适的吸水率和溶胀率,良好的质子传导率、力学性能以及高温水解稳定性;随着大尺寸亲水链段尺寸的增加,膜的吸醇率增加,抗氧化性能降低;该系列膜的质子传导率随着温度的升高而增大,5c,5d在20℃下的质子传导率接近或高于Nafion 117的30℃质子传导率,5d的质子传导率在80℃下达到了15.63mS/cm.     

新型含微观相分离结构燃料电池质子交换膜的化学稳定性能表征

为了研究质子交换膜的微观相态对其化学稳定性的影响,对一系列磺化程度不同的,含有亲水性磺酸基和疏水性聚合物主链微观相分离结构的磺化聚芳醚酮质子交换膜进行了表征,结果表明与以往主链型磺酸质子膜相比,此类膜具有更好的抗氧化抗水解性能,说明微观相分离能显著提高膜的使用寿命.     

离子交联磺化聚(酰亚胺-苯并咪唑)质子交换膜的制备及性能

通过高温溶液缩聚法,将1,4,5,8-萘四甲酸二酐与6,6’-二[2-(4-氨基苯)苯并咪唑]、3,3’-二(4-苯磺酸)-联苯胺反应,得到一系列相对分子质量较高的磺化聚(酰亚胺-苯并咪唑)。将聚合物制备成薄膜,苯并咪唑单元的引入使得磺化聚酰亚胺质子交换膜中形成了咪唑-磺酸之间的酸碱离子交联结构,提高了膜的力学强度、尺寸稳定性、氧化及水解稳定性。质子电导率测试结果表明,薄膜的质子电导率为0.19 S/cm,高于同等测试条件下Nafion115膜的质子电导率(0.13S/cm)。     

全氟磺酸型质子交换膜在低温常压电化学合成氨中的应用

用Nafion膜作为电解质材料,以NiO-Ce0.8Sm0.2O2-δ(SDC)为阳极和Sm0.5Sr0.5CoO3-δ(SSC)、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)、LaFe0.7Cu0.1Ni0.2O3-δ(LFCN),La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3-δ(LSCF)、La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)、NiO-Ce0.8Sm0.2O2-δ做阴极材料,银-铂网做集流体组成单电池,在自制的合成氨测试装置中用湿氢气和氮气进行合成氨测试,测试结果表明,该质子交换膜在室温具有较高的质子导电率,在80℃条件下质子导电率最高为2.5×10-3S/cm,合成氨产率均达到10-9mol/(cm2.s)实现了低温常压下合成氨。     

热处理对PVDF-PFSA中空纤维共混超滤膜结构及性能的影响

以聚偏氟乙烯(PVDF)与全氟磺酸(PFSA)为共混膜材料,采用湿法纺丝制备了中空纤维共混超滤膜,考察了热处理温度与热处理时间对共混膜的渗透性能、膜结构、受热收缩率及机械性能的影响.结果表明:随热处理温度的升高,截留率先增加后降低,纯水通量先降低后升高,分别在80℃时达到最大值与最小值,80℃时PEG4000的截留率为95.0%,纯水通量为231 L/(m2·h·MPa);膜的渗透性能随热处理时间变化而变化,在15 min时出现极值;热处理使膜的支撑层结构发生转变,膜径向壁厚收缩率较大,轴向膜长度收缩率较小;热处理后中空纤维膜的断裂伸长率降低,而杨氏模量与断裂强度跟热处理后的膜支撑层结构密切相关;湿法纺制的PVDF-PFSA膜,经70℃热处理15 min后,制得截留分子量为4 000的中空纤维共混超滤膜,其纯水通量为261L/(m2·h·MPa).     

改性聚酰亚胺膜的水蒸气渗透性和空气除湿性能

考察了改性聚酰亚胺(P I)膜的亲水性、水蒸气渗透性、制膜混合溶液的表观粘度。结果表明:随着季胺盐含量的增加,膜的亲水性增强,水分子的渗透系数增加,同时水分子的渗透受膜的厚度和相对湿度的影响,制膜混合溶液的表观粘度增大,出现了盐增粘现象。测试了一系列共混改性中空纤维膜组件的除湿性能,增大压力和增加吹扫气流量,对组件除湿十分有利,尽管在低吹扫气量的情况下,组件的除湿性能并不是一直随着膜的亲水性增强而提高,但是适当增加亲水性盐的含量,膜的除湿性能会得到有效改善。     

交联杂萘聚醚酮质子交换膜的合成及性能研究

将含丙烯基侧链的磺化杂萘聚醚酮与交联剂双马来酰亚胺(BMI)溶液共混成膜,再加热使双键交联,报道了一种制备含丙烯基不饱和基团的交联磺化杂萘聚醚酮质子交换膜的新方法,比较了交联前后膜的各项性能.     

磺化聚醚醚酮/磷酸锆复合质子交换膜的制备及性能

采用溶胶-凝胶法原位生成磷酸锆,制备磺化聚醚醚酮／磷酸锆复合质子交换膜。采用扫描电镜观察复合膜的断面形貌;采用热重分析仪研究复合膜的热稳定性;采用气相色谱测量并计算了复合膜的阻醇性;采用交流阻抗法测量复合膜的质子传导率;同时还研究复合膜的吸水率、尺寸稳定性。研究结果表明：复合膜中磷酸锆呈无定形状态,与有机基体结合紧密;随着磷酸锆含量的增加,复合膜的热稳定性、尺寸稳定性和阻醇性能提高,吸水率降低,当磷酸锆含量（质量分数）为30％时,复合膜的甲醇渗透系数比磺化聚醚醚酮（sPEEK）膜降低47．5％;在100％相对湿度下,复合膜的稳定温度随磷酸锆的含量增加而升高,含磷酸锆20％以上的复合膜在80℃时仍稳定;质子传导率在低温下略有降低,但随温度的升高,质子传导率有所增加,当温度为80℃时,质子传导率与Nafion115膜的传导率相当。     

Studies on Preparation and Properties of Proton Exchange Membranes Based on Phosphotungstic Acid/Silica and Polysulfonamide

Membranes formed by polysulfonamide (PSA) and phosphotungstic acid (PWA) supported on nano-silica have been prepared. Fourier transform infrared spectra (FTTR) and thermogravimctric analysis (TGA) were used to characterize the structure and thermal properties of obtained membranes. The analyses of water uptake, proton conductivity and mechanical properties of the membranes revealed that PWA and silica produced a beneficial effect on proton conduction of the membranes. The membranes with 50 wt% of PWA-SiQ2/PSA were mechanically stable and gave proton conductivity of 2. 57 × 10-2 S ?cm-1 at 90℃and 100% relative humidity. According to the obtained results, PWA and SiO2 doped PSA is a promising material for proton exchange membrane.     

磺化聚醚砜膜和聚醚砜/磺化聚醚砜共混膜初探

以氯磺酸为磺化剂,以二氯甲烷为溶剂,在室温下合成了磺化聚醚砜(SPES),并采用红外光谱证明了SPES中-SO3H基团的存在。采用流延法制备了SPES膜和PES/SPES共混膜。SPES膜在室温下的电导率和甲醇透过系数随着磺化度的增大而增大。由于PES/SPES共混膜存在相分离行为,导致其甲醇透过系数随PES的含量增加而降低。PES的加入降低了共混膜-SO3H基团的浓度,导致共混膜的电导率也降低。所制备SPES膜和PES/SPES共混膜表现了较好的质子传导性能和阻醇性能,有望作为直接甲醇燃料电池用质子交换膜。     

Understanding of free radical scavengers used in highly durable proton exchange membranes

Lifetime is always one of the core concerns of proton exchange membrane fuel cell, especially in commercial utilization. Membrane failure caused by chemical degradation can lead to crash of the whole fuel cell system. Proton exchange membranes with enhanced chemical durability can be fabricated via the addition of free radical scavengers. Free radical scavengers are a series of compounds that can react with harmful radicals preferentially than ionomers, with the membranes protected. This review presents the free radical scavengers that had been applied to proton exchange membranes. The mechanisms of the additives in scavenging radicals are discussed in detail. Meanwhile, the challenges and drawbacks of free radical scavengers need to be addressed are also highlight.     

Properties improvement of SPEEK based proton exchange membranes by doping of ionic liquids and Y2O3

The membranes of sulfonated poly(etheretherketone) with 65％ sulfonation degree were prepared by doping of Y2O3 and ionic liquids,such as 1-ethyl-3-methylimidazole tetrafluoroborate (EB) or 1-butyl-3-me...     

粉盐的研究与开发

对盐厂中副产品粉盐进行研究,根据粉盐中化学成分完成了粉盐添加剂筛选及用量研究,并进行新产品酸性再生剂实际效果进行了测试,从而开发出新型酸性再生剂来代替传统的工业用盐,用于钠离子交换并去除铁离子污染和铝离子污染,具有良好的经济效益与社会效益。     

以离子交换法合成层状多孔二氧化硅

通过层状硅酸盐晶体的碱金属离子和有机物阳离子进行交换,导致层状硅酸盐的片层结构发生弯曲,形成具有三维结构的孔．合成的ＳｉＯ２比表面大于１０００ｍ２／ｇ,具有层状结构,而且耐热性能好,在８００℃仍然保持较高的比表面