聚苯並咪唑雜化膜的質子傳導率 孫江嶽學習翻譯

作者：A.A. Lysovaa⁎，i.a. steninaa，A.O. Volkovab，I. Ponomarevc，A.B. Yaroslavtsevad

研究亮點：磷酸摻雜聚苯並咪唑具有較高的熱穩定性、化學穩定性和良好的力學性能，是中溫燃料電池中最有前途的電解質材料。

1）聚苯並咪唑PBI -о- PHt雜化膜的合成

2）下圖該電池保存在恆溫器中。氫氣濃度由氣體選擇圖Kristallux - 4000М測定，氣體選擇圖帶有熱傳導檢測器( 30毫安電流)和填充柱(摩爾塞維5а吸附劑，2米，30攝氏度，20釐米/分鐘，氬氣)。樣品通過加熱氣體閥注入，迴路體積為0.891毫升，溫度為30℃，實驗在25、40和70с下進行。

3）結果與討論

左圖顯示了具有30重量%二氧化硅的雜化膜的截面顯微照片。可以看出，顆粒集中在膜的一側，而另一側代表初始聚合物。

4）初始和混合PBI-O-PhT膜的熱穩定性已經通過熱重分析和隨後的氣相組成質譜分析進行了表徵(圖4 ）這表明PBI-O-PhT聚合物具有優異的熱穩定性。進一步加熱時，會釋放水和殘留溶劑。在400℃以上，苯並咪唑環發生氧化，末端羧基發生脫羧。PBI-O-PhT和雜化膜的熱重分析曲線。對於含有10 wt%二氧化硅的PBI-O-PhT雜化膜，M/z = 18、44和64的離子電流對溫度的依賴性。

5）圖5含010重量%氧化硅的酸摻雜PBI -о- PHt複合膜的失重曲線。氧化物表面-SO3H基團與聚合物苯並咪唑基團的酸鹼相互作用。在這些條件下，PBI-H+基團的酸性常數( pKa = 5.53 )對於離子交換來說太低。

6）研究了不同相對電導率下的膜電導率

溼度。圖6顯示了在相對溼度= 20 %時PBI -о- PHt複合膜的電導率作為組成的函數。在二氧化硅和二氧化硅含量為25 %時，電導率的增加最為明顯。在這種情況下，電導率增加了64 %。

7）顯示了作為相對溼度的函數的PBI -о- PHt膜的質子傳導率。膜的電導率隨著相對溼度的增加而增加。

8）圖8顯示了獲得的雜化膜的電導率的溫度依賴性。與初始PBI -о- PHt膜相比，二氧化硅的引入增加了電導率圖8。二氧化硅改性的PBI -о- PHt雜化膜的電導率與溫度( a )和120℃下組成的關係( b )。

9）結論

我們獲得了表面用磺酸基團改性的基於聚苯並咪唑和氧化硅的雜化膜。研究了膜的形態、質子傳導率和氣體滲透率。發現用二氧化硅改性膜在低摻雜劑含量下增加了電導率，並且實際上對氣體滲透性沒有影響。複合膜的高質子傳導率使其有望在高溫和低相對溼度下應用於燃料電池。