曹凯悦，彭金武，李宏斌，石埕荧，王 鹏，刘佰军

（吉林大学特种工程塑料教育部重点实验室,化学学院,长春 130012）

燃料电池（Fuel cell）可以直接将氢气和醇类等燃料中的化学能高效地转化为电能，具有零排放和无噪音等优点，被认为是一种可持续发展的未来清洁能源［1］.质子交换膜（PEM）作为燃料电池的核心组件，起着运输质子和隔绝燃料的作用，对燃料电池的最终性能有极为重要的影响［2］.与以水为质子载体的中低温质子交换燃料电池相比，运行温度为100～200 ℃的高温质子交换燃料电池（HT-PEMFC）因具有其电极反应速率高、对一氧化碳耐受性强和水管理系统相对简单等特点而成为近期的研究热点，在燃料电池汽车等领域有重要的应用需求［3］.

具有芳杂环分子结构的聚苯并咪唑是目前最理想的高温质子交换膜（HT-PEM）材料，在掺杂磷酸（PA）后，可以在无水、高温的条件下表现出优异的质子传导性能［4］.高分子量的聚（2，2′-间亚苯基-5，5′-二苯并咪唑）（m-PBI）难以溶解成膜，只能采用中小分子量聚合物成膜，不允许掺入过多的起到质子载体作用的磷酸分子，无法获得高质子传导率［5］.为了提升高温膜的质子传导率，人们尝试了各种方法，如通过化学修饰的方法，在PBI 主链上引入—SO3H 和咪唑基［6，7］；通过物理掺杂的方法，在PBI基体中引入无机粒子和有机增强成分［8，9］；在PBI膜中引入“多孔”，以增强磷酸掺杂水平（ADL）等.研究发现，这些方法在提升质子传导能力的同时，都会出现膜的力学强度和尺寸稳定性下降等问题……