由于化石能源的過度開發(fā),開發(fā)新型能源成為了迫在眉睫的問題。在這一發(fā)展需求下,燃料電池作為一種高效又清潔的電化學(xué)儲能技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注。其中聚合物電解質(zhì)燃料電池是燃料電池的一種,根據(jù)所使用電解質(zhì)和燃料的不同,可分為質(zhì)子交換膜燃料電池和堿性陰離子交換膜燃料電池等。離子交換膜作為核心部件,主要起隔絕陰極和陽極以及傳導(dǎo)離子的作用。因此開發(fā)離子電導(dǎo)率高,化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng),機(jī)械性能好的離子交換膜就成為了廣大科研工作者的研究方向。常見的用于離子膜的材料有聚苯并咪唑(PBI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚(PPO)、聚芳醚砜等. 其中,聚2,6-二甲基-1,4苯醚(polyphenylene oxide,PPO)疏水性好,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高(Tg = 210 °C),具備良好的水解穩(wěn)定性,機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)簡單,易于改性,所以基于聚苯醚的離子交換膜在燃料電池領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
徐銅文教授課題組在《高分子學(xué)報》2018年第7期“何炳林先生誕辰100周年紀(jì)念”專輯發(fā)表的專論中系統(tǒng)評述了面向燃料電池的聚苯醚基離子交換膜的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景。文章梳理了本課題組在聚苯醚基離子交換膜方向的研究成果并結(jié)合國內(nèi)外在該領(lǐng)域上的研究進(jìn)展,介紹了陰離子交換膜,陽離子交換膜和共混膜三個大類離子膜的聚合物結(jié)構(gòu)和制備方法,圖1列出了該課題組基于PPO功能化的部分離子膜結(jié)構(gòu)。并從離子電導(dǎo)率,機(jī)械性能,化學(xué)穩(wěn)定性以及燃料電池性能等方面進(jìn)行了具體分析。
圖1
最后,文章展望了聚苯醚基離子交換膜的發(fā)展前景,提出了基于PPO的陰、陽離子交換膜可通過引入側(cè)鏈、交聯(lián)、優(yōu)化功能基團(tuán)和摻雜等方法提高膜的離子電導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度等重要的性能。并指出目前離子交換膜的燃料電池性能仍無法滿足實際需求,還需加大力度探索。以及根據(jù)PPO離子膜在性能方面上的多種優(yōu)勢,強(qiáng)調(diào)了對其進(jìn)行研究的必要性和在燃料電池領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用前景。
論文鏈接:http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/2018/7/PDF/gfzxb2080055yangzhengjin.pdf
- 華南理工大學(xué)殷盼超團(tuán)隊 Angew:基于金屬氧簇-聚合物的高功率密度氫燃料電池?zé)o氟質(zhì)子交換膜 2024-01-26
- 過程工程所莊永兵等Macromolecules:聚酰亞胺材料用作無濕度環(huán)境寬溫域范圍(30-160°C)運(yùn)行的燃料電池質(zhì)子交換膜 2023-06-02
- 上海交大張永明教授、劉烽教授團(tuán)隊《Sci. Adv.》:具有“溪流-水庫”通道的質(zhì)子交換膜實現(xiàn)高溫低濕下高功率密度燃料電池 2023-05-25
- 長春工大王哲教授團(tuán)隊 Macromolecules:局部三維聚合物骨架與自組裝陽離子協(xié)同構(gòu)建新型陰離子交換膜 2024-10-07
- 中科院長春應(yīng)化所李宏飛團(tuán)隊/貴州大學(xué)李云琦團(tuán)隊:自動化人工智能技術(shù)高效設(shè)計聚合物膜材料 2023-12-17
- 中國科大徐銅文教授和楊正金教授《Macromolecules》綜述:聚合物電解質(zhì)膜當(dāng)前的挑戰(zhàn)與展望 2022-05-12