基于PBI-BN的固体酸浸渍型高温膜的制备及其性能研究

作者：赵雨桐; 宋微; 张军芳; 邵志刚

来源：电源技术, 2023, 47(10): 1248-1253.

DOI：10.3969/j.issn.1002-087X.2023.10.003

• 聚苯并咪唑
• 氮化硼
• CsH5（PO4）2
• 高温质子交换膜

为了解决高温质子交换膜燃料电池中磷酸流失问题，以磷酸五氢铯[CsH5（PO4）2]代替磷酸作为质子导体，基于聚苯并咪唑（PBI）/CsH5（PO4）2复合膜的研究基础，进一步在PBI膜中添加六方氮化硼（BN），从而改善固体酸与基膜的相互作用，制备了一系列复合膜。扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线谱（EDS）结果证明CsH5（PO4）2均匀分散在高温浸渍制备的复合膜的表面和内部。浸渍量测试结合X射线衍射图谱（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）结果表明，BN掺杂量为2.5%（质量分数）的复合膜可以达到最高的固体酸浸渍率。掺杂量为10%（质量分数）时，复合膜的机械性能下降。电导率测试结果表明掺杂BN有利于提高复合膜的质子电导率，并进一步测试了PBI-CsH5（PO4）2和PBI-2.5%BN-CsH5（PO4）2复合膜组装的燃料电池性能。结果表明，在160℃下，采用PBI-2.5%BN-CsH5（PO4）2复合膜组装的燃料电池获得了更高的性能，峰值功率密度为220.618 mW/cm2。这些研究表明PBI-2.5%BN-CsH5（PO4）2复合膜在高温燃料电池中具有良好的应用前景。

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院大连化学物理研究所