【编号】2024-54

【题名】哌啶功能化聚苯乙烯/PTFE复合阴离子交换膜研究

【作者】周军营，赵云，周利等

【机构】中国科学院大连化学物理研究所

【刊名】 电源技术（2024年10期）

【文摘】阴离子交换膜是阴离子交换膜燃料电池的关键材料，对燃料电池性能起着至关重要的作用。在不同孔径的聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜内，通过原位热聚合的方法将氯甲基苯乙烯、甲基丙烯酸六氟丁酯和二乙烯基苯共聚制备成膜，采用N-甲基哌啶(DMP)对膜进行功能化得到哌啶功能化聚苯乙烯/PTFE复合阴离子交换膜(QAPTFE/PVH)。采用三种孔径(1、0.45和0.22μm)PTFE多孔基膜，分别制备了三种复合阴离子交换膜QAPTFE/PVH-1、QAPTFE/PVH-0.45和QAPTFE/PVH-0.22。测试了不同膜的吸水率、溶胀率、离子交换容量和离子电导率等性能，发现QAPTFE/PVH-1具有较高的吸水率和溶胀率，分别为88.06%和50.42%，80℃下电导率达34.44mS/cm。在65℃、H₂/O₂气体流速均为0.5L/min和操作压力为0.1MPa条件下，QAPTFE/PVH-1膜的单电池峰值功率密度达278.4mW/cm²。此外，QAPTFE/PVH复合膜的开路电压均高于1.0V，表明复合膜具有较好的燃料阻隔能力。在80℃的3mol/L KOH中测试了三种QAPTFE/PVH膜的耐久性，14d后离子交换容量(IEC)的保留率分别为93.98%、91.88%和92.55%，表明QAPTFE/PVH膜具有较好的耐久性。