磺化聚砜-聚多巴胺-ZrO2有機(jī)無機(jī)雜化復(fù)合質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)及性能
關(guān)鍵詞：復(fù)合膜 質(zhì)子交換膜 仿生礦化 多孔基底
摘要：為了解決燃料電池質(zhì)子交換膜在高溫全水合狀態(tài)下的質(zhì)子傳導(dǎo)率低、易溶脹的問題,以商用磺化聚砜(PSF)多孔膜為基體,經(jīng)聚多巴胺(PDA)表面沉積修飾后,在膜表面礦化形成ZrO2層從而制備PSF-PDA-ZrO2復(fù)合質(zhì)子交換膜。研究了PDA沉積條件和ZrO2礦化工藝對(duì)PSF-PDA-ZrO2復(fù)合膜表面微觀形貌及元素分布的影響規(guī)律;選擇PDA沉積時(shí)間為5h的PSF-PDA改性膜進(jìn)行礦化,隨礦化時(shí)間的增加,其表面礦化層Zr元素含量顯著提高。對(duì)PSF-PDA-ZrO2復(fù)合膜進(jìn)行吸水率、溶脹率和電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明,相較于PSF多孔膜,ZrO2礦化層顯著抑制了PSF-PDA-ZrO2復(fù)合膜在高溫下的溶脹行為,其溶脹率隨礦化時(shí)間的增加逐漸降低。PDA沉積時(shí)間為5h,礦化時(shí)間分別為1h、5h、12h和24h的PSF-PDA-ZrO2復(fù)合膜質(zhì)子傳導(dǎo)率均高于純PSF多孔膜,且隨著礦化時(shí)間的增加復(fù)合膜的電導(dǎo)率逐漸降低。其中PDA沉積時(shí)間為5h,礦化時(shí)間為1h的PSFPDA-ZrO2復(fù)合膜電導(dǎo)率在90℃時(shí)高達(dá)0.117S·cm^-1,是同條件下純PSF多孔膜的2.5倍。
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