燃料電池用質子交換膜的改性

芳香型非氟PEM材料由于制備工藝簡單，成本低廉，熱穩(wěn)定性高等優(yōu)勢受到廣泛關注。但這類材料綜合性能仍然不能與Nafion?膜抗衡，普遍存在著化學穩(wěn)定性不好、使用壽命短的問題，因為提高非氟膜的質子電導率，往往以犧牲膜的熱力學性能、氣密性為代價，加上非氟膜抗氧化性差、易降解，所以電池的壽命均比較短。可以采用改性的方法對于膜進行處理，保持原有的優(yōu)勢，同時彌補自身的不足。對質子交換膜的改性，主要有三個方面：復合共混、嵌段共聚、化學交聯(lián)。

燃料電池用質子交換膜的改性

1、復合共混

阻礙PEMFC商業(yè)化的因素中較為重要的就是是現(xiàn)有的全氟和非氟PEM的價格和性能方面都不夠理想。解決問題常用的辦法是制成復合膜，這樣不僅可以改善原有膜的性質，還可以節(jié)省材料，降低成本。制成高溫膜和自增濕膜還可以賦予復合膜特殊功能。

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復合改性是聚合物膜進行改性中的常用方法。復合改性包括有機-有機復合、無機-有機復合兩大類。有機-有機復合改性是期望聚合物個部分發(fā)揮自己的優(yōu)勢，彌補其他組分不足，復合之后可以兼具各組分的優(yōu)良特性。無機-有機復合改性是通過在聚合物中均勻地分散親水的無機組分來增強膜的自增濕性、降低點滲透曳力而保持膜的濕度、增強膜的機械強度等。按照制備方法的不同，無機-有機復合膜可以分為以下幾種：共混、穿插、溶膠-凝膠、表面修飾、原位聚合、自組裝等。

2、嵌段共聚

嵌段共聚物是由兩種或兩種以上化學結構不同的鏈段通過共價鍵相互連接而得到的。常見的嵌段聚合物結構有AB、ABA、ABAB、ABABA、ABC型。通過改變多嵌段結構中的兩序列長度，可以很好的控制共聚物膜的形態(tài)，從而達到調節(jié)聚合物膜的性能的目的。

磺化嵌段共聚物由于較好的應用前景引起了人們的關注。由于嵌段共聚物中的親水鏈段可以相互連通，質子的傳導中就不再需要更多的水來產生“逾滲”的結構。因此同相應的無規(guī)共聚物相比，在相同IEC的情況下，嵌段共聚物在低水合的狀態(tài)下會具有更高的質子傳導率。同時低溶脹性非磺化鏈段的存在一方面限制了離子段的溶脹，降低了甲醇的滲透；另一方面又提供了很好的機械穩(wěn)定性。