2021Structural architectures of polymer proton exchange membranes suitable for high-temperature fuel cell applications
writer：Junming Dai, Yu Zhang, Gang Wang and Yongbing Zhuang
keywords：proton exchange membranes, high-temperature fuel cells, structure-performance relationship, proton conductivity
source：期刊
specific source：SCIENCE CHINA Materials, DOI10.1007/s40843-021-1889-8
Issue time：2021年
高溫質子交換膜(HT-PEM)燃料電池與低溫質子交換膜燃料電池相比具有許多優點. 高導電性、低濕度操作條件、優異的機械性能和低成本是高溫質子交換膜的基本要求. 為了滿足高溫條件下的應用要求, 可在聚合物主鏈引入苯并咪唑、苯并噻唑、酰亞胺和醚醚酮等各種分子結構單元. 基于主鏈骨架的磺化聚合物是用于改善質子傳導能力和其他性能最常見的結構設計策略. 磷酸摻雜的聚苯并咪唑(PBIs)是目前用于HT-PEM的最成功的聚合物膜材料. 為進一步提高HT-PME的導電性、熱穩定性和機械性能, 可通過多種有效的分子結構設計策略進行改性, 具體方案包括側鏈工程(如在側鏈上引入SO3?、接枝、支化和交聯等)和復合、共混改性. 本文總結了HT-PEM用聚合物膜材料分子鏈結構設計的研究進展, 系統地討論了含有特定分子結構鏈骨架的聚合物合成方法及性能, 分析和總結了高溫質子交換膜的改性方法,展望了其應用前景和未來面臨的挑戰.