| 自交联聚乙烯亚胺-聚砜高温质子交换膜研究 |
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| 引用本文： | 赵伟辰,徐鑫,白慧娟,张劲木,卢善富,相艳.自交联聚乙烯亚胺-聚砜高温质子交换膜研究[J].化学学报,2020,78(1):69-75. |
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| 作者姓名： | 赵伟辰 徐鑫 白慧娟 张劲木 卢善富 相艳 |
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| 作者单位： | 北京航空航天大学空间与环境学院 仿生能源材料与器件北京市重点实验室 北京 100191 |
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| 基金项目： | 中央高校基本科研业务费专项;北京市自然科学基金;北京市科技计划;国家自然科学基金 |
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| 摘 要： | 为了制备出兼具高电导率和优异力学性能的高温质子交换膜，本工作采用化学自交联的方法将含氮功能基团聚乙烯亚胺（PEI，平均分子量200）接枝到氯甲基化聚砜（CMPSF）高分子链上制备磷酸掺杂型高温质子交换膜的基膜（PEI-PSF）.其中，PEI上的含氮功能基团既作为磷酸吸附位点，使高温质子交换膜获得高的质子传导率，同时又作为交联位点与CMPSF高分子链上的苄氯基团发生自交联反应，使聚合物膜具有优良的力学性能.傅里叶变换红外光谱和X-射线光电子能谱测试结果表明，CMPSF高分子链上的苄氯基团与PEI上的含氮功能基团发生完全反应，且随着聚砜氯甲基化程度的增加，膜中引入的PEI含量相应增加，进而提升了PEI-PSF膜的磷酸掺杂水平.氯甲基化程度为58%的PEI-PSF膜（PEI-PSF-58）磷酸吸附量达到122 wt%，在180℃无水条件下质子电导率达到3.4×10-2 S·cm-1，同时该复合膜拉伸强度达到30 MPa.基于磷酸掺杂的PEI-PSF-58复合膜的高温质子交换膜燃料电池在150℃干气条件下的输出峰功率达到200 mW·cm-2，并且在78 h的测试时间内展示出了良好的稳定性.
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| 关 键 词： | 燃料电池 磷酸掺杂高温质子交换膜 自交联 质子电导率 力学性能 |
Self-crosslinked Polyethyleneimine-polysulfone Membrane for High Temperature Proton Exchange Membrane |
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| Zhao Weichen,Xu Xin,Bai Huijuan,Zhang Jin,Lu Shanfu,Xiang Yan.Self-crosslinked Polyethyleneimine-polysulfone Membrane for High Temperature Proton Exchange Membrane[J].Acta Chimica Sinica,2020,78(1):69-75. |
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| Authors: | Zhao Weichen Xu Xin Bai Huijuan Zhang Jin Lu Shanfu Xiang Yan |
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| Institution: | Beijing Key Laboratory of Bio-inspired Energy Materials and Devices, School of Space and Environment, Beihang University, Beijing 100191, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | fuel cell phosphoric acid doped high temperature proton exchange membrane self-crosslinked proton conductivity mechanical property |
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