聚苯并咪唑/磺化苯膦酸锆质子交换杂化膜的制备与表征

为了提高质子交换膜在高温和低湿度条件下的热稳定性、机械性能和质子传导性能,将新型质子导体磺化苯膦酸锆(Zirconium Sulfophenylphosphonate,Zr SPP)引入聚苯并咪唑(Polybenzimidazole,PBI)有机基体中制备PBI/Zr SPP质子交换杂化膜。分别采用扫描电镜(SEM)、拉伸测试、热稳定性分析(TGA)和交流阻抗法对质子交换杂化膜的微观结构及性能进行表征。考察了Zr SPP在膜内的分散性及其加入对质子交换杂化膜的热稳定性能,机械性能及质子传导性能的影响。实验结果表明,Zr SPP均匀的分布在质子交换杂化膜中;Zr SPP的加入增强了质子交换杂化膜的热稳定性能;在外界不加湿的条件下,PBI/5%Zr SPP质子交换杂化膜的质子电导率在160℃可达到38m S/cm。PBI/5%Zr SPP质子交换杂化膜的拉伸强度为43.0MPa,具有比Nafion117(拉伸强度26.6MPa)更好的机械性能。