嵌段磺化聚苯/无机杂化高温质子交换膜制备及其传输特性研究

项目名称： 嵌段磺化聚苯/无机杂化高温质子交换膜制备及其传输特性研究

项目编号： No.21306010

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 化学工业

项目作者： 陈康成

作者单位： 北京理工大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 保持质子交换膜的高质子传导率和稳定性，是高温燃料电池关键材料的挑战之一。本申请项目开展新型嵌段磺化聚苯自组装/磺化SiO2纳米颗粒杂化质子交换膜的设计与制备。通过单体结构、链段形态以及成膜条件等多因素的调控，使新型嵌段磺化聚苯自组装形成膜厚方向有序取向的质子传输通道，并在该质子传输通道内原位合成磺化SiO2纳米颗粒。主要研究嵌段磺化聚苯结构、磺化SiO2纳米颗粒形态和成膜条件对杂化质子交换膜质子传输通道有序取向和高温保水性能的影响。着重解决膜厚方向上有序取向的质子传输通道和具有高温保水性能的磺化SiO2纳米颗粒的有机结合,构建质子高效传输通道。探明杂化质子交换膜质子传输通道结构与高温低湿环境下传导质子和阻透燃料分子等传输特性之间的关系,提高质子交换膜高温低湿环境下质子传导率并降低燃料分子透过率以提高稳定性。为高温燃料电池的发展提供高性能质子交换膜，并提供相关基础数据和科学指导。

中文关键词： 质子交换膜；高温燃料电池；杂化；质子传导；各向异性

英文摘要： Maintaining of high proton conductivity and high stability for proton exchange membranes was one of challenges of key materials for high temperature fuel cells. This proposal focused on the design and preparation of novel block sulfonated polyphenylene self-organization/sulfonated SiO2 nano-particle hybrid proton exchange membrane. Construction of membrane thickness direction ordering orientited proton transport channel in the block sulfonated polyphenylene-based proton exchange membranes, through the regulation and/or controling the multi-factor of monomer structures, morphology of blocks and membane-forming conditions etc. to make the self-organization of novel block sulfonated polyphenylene, and in-situ synthesis sulfonated SiO2 nano-particle in the proton transport channels. The primary works are to investigate the effects of structures of block sulfonated polyphenylene, species of sulfonated SiO2 nano-particle, and membrane-forming conditions to the ordering orientation of proton transport channels and their high temperature water-maintain property in proton exchange membranes。 Intent on resolving the construction of high efficient proton transport channel with organism combination the ordering orientation structure of well connected hydrophilic micro-phase in the membrane thickness direction and the water-

英文关键词： Proton Exchange Membrane；High-Temperature Fuel Cell；Hybrid；Proton Transport；Anisotropy