熱壓機：質子交換膜分類
2021.11.04
根據材料的主鏈組成和官能團不同,可以將均質膜分為五種不同類型:全氟磺酸膜?部分氟化磺酸膜?非氟化磺酸膜?聚苯并咪唑(PBI)/H3PO4膜以及堿性離子膜?以Nafion為代表的全氟磺酸膜是常用的PEM,并且由于其優異的化學和電化學穩定性以及卓越的質子導電能力,被用作表征質子交換膜性能的基準?它具有獨特的結構,包括四氟乙烯疏水性主骨架和帶有親水端磺酸基團的側鏈,前者使其具有一定的物理強度和優秀的化學穩定性,而后者使其在含水時具有理想的質子傳導性?水在膜中的存在狀態會影響PEM離子通道形成?尺寸和連接性,從而決定著PEM的質子傳導率?部分氟化磺酸膜主要包括輻射接枝膜和以商用氟聚物為主體的共混膜兩種?目前,在PEMFC中使用的輻射接枝膜通常是使用兩步法制備而成:先將苯乙烯或α,β,β-三氟苯乙烯接枝到含氟的惰性高分子膜上,這種惰性高分子膜通常是聚四氟乙烯(PTFE)?聚偏氟乙烯(PVDF)?共聚的四氟乙烯和六氟丙烯(FEP)或交聯的乙烯和四氟乙烯(ETFE)等,然后磺化接枝?共混改性法研究主要集中在共混膜材料的選擇及共混膜的制備上,一般選取聚砜(PS)?聚丙烯腈(PAN)?聚偏氟乙烯?醋酸纖維素等高性能高分子材料作為共混制膜材料,近年又開展了對絲素?殼聚糖和甲殼素等醫用高分子材料的研究?聚合物共混或摻雜作為一種有價值的技術也被用于改進氟聚合物的力學?熱學?表面和質子傳導性能?但是到目前為止,這種技術制備的部分氟化磺酸膜還沒有可實用的報道?非氟質子膜是PEM的一個重要分支?這些PEM材料包括聚芳基醚?聚酰亞胺?聚醚酰亞胺?苯乙烯及其衍生物等?聚芳醚基膜由于其可加工性?優異的熱化學穩定性?良好的力學性能和低成本等優點,是有前途的可選PEM材料之一?磺酸基團是聚芳醚基膜的質子交換位點,比羧酸和膦酸更容易被引入芳香環?聚酰亞胺基磺酸膜,特別是磺化六元環(萘)聚酰亞胺,由于其優良的化學和熱穩定性?較高的機械強度?良好的成膜能力和較低的燃料氣體(或液體)滲透能力,被認為是PEM的理想候選?
