高温燃料电池用聚合物质子交换膜的结构构筑（英文）

作者：代俊明; 张宇; 王刚^*; 庄永兵^*

来源：Science China-Materials, 2022, 65(02): 273-297.

• proton exchange membranes
• high-temperature fuel cells
• structure-performance relationship
• proton conductivity

高温质子交换膜(HT-PEM)燃料电池与低温质子交换膜燃料电池相比具有许多优点.高导电性、低湿度操作条件、优异的机械性能和低成本是高温质子交换膜的基本要求.为了满足高温条件下的应用要求,可在聚合物主链引入苯并咪唑、苯并噻唑、酰亚胺和醚醚酮等各种分子结构单元.基于主链骨架的磺化聚合物是用于改善质子传导能力和其他性能最常见的结构设计策略.磷酸掺杂的聚苯并咪唑(PBIs)是目前用于HT-PEM的最成功的聚合物膜材料.为进一步提高HT-PME的导电性、热稳定性和机械性能,可通过多种有效的分子结构设计策略进行改性,具体方案包括侧链工程(如在侧链上引入SO3-、接枝、支化和交联等)和复合、共混改性.本文总结了HT-PEM用聚合物膜材料分子链结构设计的研究进展,系统地讨论了含有特定分子结构链骨架的聚合物合成方法及性能,分析和总结了高温质子交换膜的改性方法,展望了其应用前景和未来面临的挑战.

• 单位
  生化工程国家重点实验室; 中国科学院大学