管蓉,李翠华,刘剑洪,袁园,王姝姗,翟良芳

(1.湖北大学化学化工学院,湖北 武汉 430062；2.深圳大学化学与化工学院,广东 深圳 518060)

质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)的核心部件之一,在PEMFC中起着至关重要的作用[1].目前应用最多的是全氟磺酸型质子交换膜,但由于含氟的膜在高温下降解,致使高温电导率低,而质子交换膜燃料电池在高温下运行效率高,为此,开发能在高温下运行的质子交换膜用非氟聚合物材料成为了热门研究点[2].但磺酸膜电导率的高低过分依赖于质子交换膜运行的湿度,而磷酸化膜该问题不突出,由此磷酸化膜的研究成为另一研究热点.可行的方法是用质子酸掺杂芳香杂环聚合物,同时通过交联的方法提高膜的综合性能[3-11].

采用磷酸作为酸化试剂的优点是本身可作为优良的导体使用,且磷酸自身具有良好的自离解和自脱水性能[12],可以解决小分子酸易随电池电极反应生成的水流失从而影响电池性能以及质子交换膜过分依赖环境湿度的问题.本论文创新性的选用DGEBA为交联试剂,对具有优良的成膜性、价格低廉和阻醇性能好的PVA进行适度交联,再以多聚磷酸(PPA)作为磷酸化试剂,在合适的温度下与交联膜主链上的羟基反应,引入质子传导基团,并以共价键的形式锚固在高分子基体上,从而解决质子交换膜的电导率过分依赖温度和湿度条件影响的问题,为该类膜在质子交换膜燃料电池上的应用开创新途径.