磺化酚酞型聚醚砜蒙脱土质子导电复合膜的表征与性能.pdfVIP

兰 可 等：磺化酚酞型聚醚砜/ 蒙脱土质子导电复合膜的表征与性能 1259 磺化酚酞型聚醚砜/ 蒙脱土质子导电复合膜的表征与性能＊ 兰 可，陈启元，胡慧萍 （中南大学 化学化工学院，湖南 长沙4 10083 ） 摘 要： 采用浓硫酸为磺化剂，制备了磺化度为 水性和质子电导性能的影响，探讨其用于燃料电池的 70 . 26% 的磺化酚酞型聚醚砜，并通过添加有机蒙脱土 可行性。 制备了复合质子交换膜。研究了不同含量有机蒙脱土 2 实 验 的复合质子交换膜的外观形貌，含水量，热稳定性和质 子电导率，发现有机蒙脱土已经很好地分散在聚合物 2 . 1 聚醚砜的磺化及复合膜的制备 溶液中，复合膜的质子电导率在多种条件下均随着 2 . 1. 1 磺化酚酞型聚醚砜 OMMT 的添加量的增加而增加，其中SPES-C/ OMMT10 酚酞型聚醚砜（PES-C ）购于中科院长春应化所。 在80 C 下经质子化处理后质子电导率达到8. 53 10 - 4 称取15g 未经处理的PES-C 粉在50 C 溶于300ml 浓硫 S/ cm 。 酸（95% ~ 98% ）中，持续搅拌一段时间后，将反应溶 关键词： 复合质子交换膜；酚酞型聚醚砜；蒙脱土；质 液倒入大量冰水混合物中，搅拌 11 后静置241 ，再用 子电导率 去离子水洗涤至溶液显中性，过滤出沉淀的聚合物，在 TM911. 4 文献标识码：A 90 C 下干燥 121 后得到磺化聚合物 SPES-C 。磺化度 中图分类号： ［15 ］ 文章编号：100 1-9731（2006 ）08-1259-03 采用酸碱滴定的方法测得 ，本试验所用聚合物的磺 化度为70 . 26% 。 1 引 言 2 . 1. 2 有机蒙脱土的制备 钠基蒙脱土（ + 燃料电池用聚合物质子交换膜虽然在过去的50 Na -MMT ），纯度95% ~ 98% ，阳离 年间取得了长足的进步，但在世界范围内仍然是工业 子交换容量 !! = 100meg/ 100g 。将30g 钠基蒙脱土 界和学术界研究开发的热点［1，2 ］，究其原因是，目前燃 在900g 蒸馏水中于80 C 搅拌状态下滴加适量的季胺 料电池中广泛采用的质子交换膜是全氟磺酸膜如Na- 盐水溶液，41 后将得到的产物用水洗去残余的卤离 fion 膜，这类膜虽然在90 C 下具有较高的质子电导率， 子，干燥至恒重并研碎200 目过筛，即得有机改性蒙脱 化学稳定性和机械强度，但存在着价格昂贵（ 土（ US OMMT ）。 - 2 - 1 ［3 ］ $ 800m ），能耗高（US $ 150kW ）等缺点 ，因此开 2 . 1. 3 SPES-C 复合膜的制备 发性能优良并且廉价的质子交换膜仍然是燃料电池研 将干燥的SPES-C 溶于N ，N-