新型燃料电池质子交换膜--含叔丁基的磺化聚芳醚砜.pdfVIP

Vol. 26 高 等 学 校 化 学 学报 No. 11 2 0 0 5 年11 月 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 2149 ~ 2152 新型燃料电池质子交换膜 含叔丁基的磺化聚芳醚砜 1，2 1 1 1 1 1 3 王 哲 ，李先锋 ，赵成吉 ，陆 辉 ，倪 卓 ，那 辉 ，钱雅琴 （1. 吉林大学化学学院，麦克德尔米德实验室，长春 130021； 2 . 长春工业大学化工学院，长春 130012 ；3. 吉林省人民医院口腔科，长春 130021） 摘要 以3 ，3 -二磺酸钠基-4 ，4 -二氯二苯砜（SDCDPS ）、叔丁基对苯二酚（TBHO ）、二氟二苯酮（DFBP ）为原 料，利用亲核缩聚反应，通过调整磺化单体（SDCDPS ）和非磺化单体（DFBP ）的比例与叔丁基对苯二酚 （TBHO ）共聚，合成了不同磺化度的聚芳醚砜. 聚合物成膜后的研究结果表明，该膜具有良好的机械性能和 电化学性能，可能在质子交换膜燃料电池中得到应用. 关键词 磺化；聚芳醚砜；质子交换膜；叔丁基对苯二酚 中图分类号 O631 文献标识码 A 文章编号 0251-0790 （2005 ）11-2149-04 质子交换膜燃料电池（PEMFC ）是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转变 成电能的发电装置，它具有能量转化率高、对环境友好等优点. 质子交换膜是PEMFC 的核心部件，在 电池中充当固态电解质，起着分隔燃料和氧化剂以及传递反应离子及水的作用. 因此，要求作为质子 交换膜材料的聚合物应具有良好的质子传导性、机械强度及电化学稳定性［1］ . 目前，使用较多的质子 交换膜是全氟共聚物（如Nafion 膜），但由于其价格高，在高温时质子传导率低和甲醇渗透性高等缺 ［2 ］ 点，限制了其广泛使用 . 因此，迫切需要开发新型质子交换膜材料. 将磺酸基团引入芳香族聚合物 （如聚醚醚酮、聚醚砜和聚苯并咪唑）是制备高性能离子交换膜的有效途径［3 ~ 7 ］ . 特种工程塑料聚芳醚 ［5 ］ 砜具有良好的机械性能、热稳定性及化学稳定性. 磺化聚芳醚砜可用于制备质子交换膜 . 在进行磺 ［8 ］ 化聚合物制备时采用磺化单体直接聚合法，可以避免聚合物的降解和交联 . 叔丁基对苯二酚结构单 ［9 ］ 元简单，且叔丁基具有较大自由体积，易形成较宽的离子通道，有利于质子传递 . 本文采取调整磺 化单体（SDCDPS ）与未磺化单体（DFBP ）的比例，与叔丁基对苯二酚（TBHO ）共聚的方法，制备了一系 列具有不同磺化度的磺化聚芳醚砜，并对其结