通過胺基膦酸化法改性氧化石墨烯(GO)合成接枝有膦酸基團(tuán)和磺酸基團(tuán)的膦酸改性氧化石墨烯(MGO),熱重分析表明MGO具有良好的熱穩(wěn)定性。通過原位聚合法將MGO摻雜到磺化聚苯并咪唑(SPBI)中,成功制備了SPBI/MGO質(zhì)子交換復(fù)合膜。SEM表明膜表面致密,MGO的加入使斷面出現(xiàn)片狀結(jié)構(gòu)。SPBI/MGO-1%復(fù)合膜的酸摻雜率最高達(dá)到248.8%,MGO的摻雜提高了復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性。復(fù)合膜的干膜拉伸強(qiáng)度相對于Nafion117膜(26.65MPa)提高了36%,SPBI/MGO-1%的濕膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)到69.46MPa,相較于SPBI膜提高了41.2%,復(fù)合膜具有較高的力學(xué)性能。SPBI/MGO復(fù)合膜的質(zhì)子電導(dǎo)率隨著MGO含量增加而逐漸增加,SPBI/MGO-1%復(fù)合膜在10%RH和160℃條件下質(zhì)子電導(dǎo)率達(dá)到0.193S/cm,在高溫低濕的質(zhì)子交換膜燃料電池中有較高的應(yīng)用前景。

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【部分圖文】：

圖1MGO的合成路線1.4SPBI/MGO質(zhì)子交換膜的制備膜內(nèi)吸附水，然后降溫至80℃，調(diào)節(jié)相對濕度

導(dǎo)率（σ），測試前在160℃下通入干燥氮?dú)?h，去除膜內(nèi)吸附水，然后降溫至80℃，調(diào)節(jié)相對濕度，通過濕度傳感器獲得相對濕度值。穩(wěn)定相對濕度與溫度0.5h以上，之后開始測量質(zhì)子電導(dǎo)率。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1MGO的結(jié)構(gòu)與性能表征對MGO和GO進(jìn)行紅外表征，MGO和GO的紅外光譜如圖....

圖6SPBI膜和SPBI/MGO復(fù)合膜的SEM圖

O在復(fù)合膜中到了一定的增韌作用。2.7SPBI/MGO質(zhì)子交換膜的質(zhì)子電導(dǎo)率膜的質(zhì)子電導(dǎo)率決定PEMFC的導(dǎo)電性能，是質(zhì)子交換膜的核心性能[13]。高溫低濕下良好的質(zhì)子電導(dǎo)率是保證質(zhì)子交換膜能夠應(yīng)用于高溫PEMFC的關(guān)鍵因素之一。圖7為SPBI和SPBI/MGO質(zhì)子交表2SPBI....

圖中可知MGO的摻雜提高了復(fù)合膜的熱圖5SPBI和SPBI/MGO質(zhì)子交換膜的熱重曲線以上

第7期張琪等：磺化聚苯并咪唑/膦酸改性氧化石墨烯質(zhì)子交換復(fù)合膜的制備及性能以上。從圖中可知MGO的摻雜提高了復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性，能夠滿足高溫下操作的需要。2.5SPBI/MGO質(zhì)子交換膜的微觀形貌使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察SPBI和SPBI/MGO復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)。圖6為SPBI....

圖8SPBI/MGO-1%質(zhì)子交換膜在120℃下質(zhì)子電導(dǎo)率隨相對濕度的變化關(guān)系圖

ASANS,etal.Approachesandtechnicalchallengestohightemperatureoperationofprotonexchangemembranefuelcells[J].JournalofPowerSources,2001,103(1):....

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