磺化聚砜-聚多巴胺-ZrO2有機無機雜化復合質子交換膜的結構及性能
關鍵詞：復合膜 質子交換膜 仿生礦化 多孔基底
摘要：為了解決燃料電池質子交換膜在高溫全水合狀態下的質子傳導率低、易溶脹的問題,以商用磺化聚砜(PSF)多孔膜為基體,經聚多巴胺(PDA)表面沉積修飾后,在膜表面礦化形成ZrO2層從而制備PSF-PDA-ZrO2復合質子交換膜。研究了PDA沉積條件和ZrO2礦化工藝對PSF-PDA-ZrO2復合膜表面微觀形貌及元素分布的影響規律;選擇PDA沉積時間為5h的PSF-PDA改性膜進行礦化,隨礦化時間的增加,其表面礦化層Zr元素含量顯著提高。對PSF-PDA-ZrO2復合膜進行吸水率、溶脹率和電導率進行測試。結果表明,相較于PSF多孔膜,ZrO2礦化層顯著抑制了PSF-PDA-ZrO2復合膜在高溫下的溶脹行為,其溶脹率隨礦化時間的增加逐漸降低。PDA沉積時間為5h,礦化時間分別為1h、5h、12h和24h的PSF-PDA-ZrO2復合膜質子傳導率均高于純PSF多孔膜,且隨著礦化時間的增加復合膜的電導率逐漸降低。其中PDA沉積時間為5h,礦化時間為1h的PSFPDA-ZrO2復合膜電導率在90℃時高達0.117S·cm^-1,是同條件下純PSF多孔膜的2.5倍。
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