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磺化聚砜-聚多巴胺-ZrO2有机无机杂化复合质子交换膜的结构及性能

陈闯 林锋 蔡蓉 陈芳 马晓燕

陈闯, 林锋, 蔡蓉, 等. 磺化聚砜-聚多巴胺-ZrO2有机无机杂化复合质子交换膜的结构及性能[J]. 复合材料学报, 2019, 36(11): 2522-2529. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190123.001
引用本文: 陈闯, 林锋, 蔡蓉, 等. 磺化聚砜-聚多巴胺-ZrO2有机无机杂化复合质子交换膜的结构及性能[J]. 复合材料学报, 2019, 36(11): 2522-2529. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190123.001
CHEN Chuang, LIN Feng, CAI Rong, et al. Structure and properties of sulfonated polysulfone-poly-dopamine-ZrO2 hybrid composite proton exchange membrane[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2019, 36(11): 2522-2529. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190123.001
Citation: CHEN Chuang, LIN Feng, CAI Rong, et al. Structure and properties of sulfonated polysulfone-poly-dopamine-ZrO2 hybrid composite proton exchange membrane[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2019, 36(11): 2522-2529. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190123.001

磺化聚砜-聚多巴胺-ZrO2有机无机杂化复合质子交换膜的结构及性能

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190123.001
基金项目: 深圳市科创委基础研究项目(JCYJ20170306161101003);西北工业大学研究生创意创新种子基金(G2017KY0409)
详细信息
    通讯作者:

    陈芳,博士,副教授,硕士生导师,研究方向为新型质子交换膜,E-mail:chenfang820811@nwpu.edu.cn

  • 中图分类号: TB383.2

Structure and properties of sulfonated polysulfone-poly-dopamine-ZrO2 hybrid composite proton exchange membrane

  • 摘要: 为了解决燃料电池质子交换膜在高温全水合状态下的质子传导率低、易溶胀的问题,以商用磺化聚砜(PSF)多孔膜为基体,经聚多巴胺(PDA)表面沉积修饰后,在膜表面矿化形成ZrO2层从而制备PSF-PDA-ZrO2复合质子交换膜。研究了PDA沉积条件和ZrO2矿化工艺对PSF-PDA-ZrO2复合膜表面微观形貌及元素分布的影响规律;选择PDA沉积时间为5 h的PSF-PDA改性膜进行矿化,随矿化时间的增加,其表面矿化层Zr元素含量显著提高。对PSF-PDA-ZrO2复合膜进行吸水率、溶胀率和电导率进行测试。结果表明,相较于PSF多孔膜,ZrO2矿化层显著抑制了PSF-PDA-ZrO2复合膜在高温下的溶胀行为,其溶胀率随矿化时间的增加逐渐降低。PDA沉积时间为5 h,矿化时间分别为1 h、5 h、12 h和24 h的PSF-PDA-ZrO2复合膜质子传导率均高于纯PSF多孔膜,且随着矿化时间的增加复合膜的电导率逐渐降低。其中PDA沉积时间为5 h,矿化时间为1 h的PSF-PDA-ZrO2复合膜电导率在90℃时高达0.117 Scm-1,是同条件下纯PSF多孔膜的2.5倍。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-07
  • 刊出日期:  2019-11-15

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