负载植酸的金属有机框架-聚苯并咪唑复合膜在高温质子交换膜燃料电池中的性能分析

作     者：孙晗 包金小 潘高飞 SUN Han;BAO Jin-xiao;PAN Gao-fei

作者机构：内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014000 

出 版 物：《高分子通报》 (Polymer Bulletin)

年 卷 期：2024年第37卷第7期

页      面：924-933页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(基金号51864038) 内蒙古自治区高校创新科研团队项目(项目号NMGIRT2215) 内蒙古自然科学基金(基金号2022JQ09,2021MS02022) 内蒙古自治区高等学校科研基金(基金号NJZY23084) 

主　　题：质子交换膜燃料电池 聚苯并咪唑 金属有机框架 电解质 植酸 

摘      要：在聚苯并咪唑(PBI)中加入额外的质子导体是提高质子传导能力的有效策略。本文使用金属有机框架MIL-101(Cr)对植酸进行有效负载,并将其均匀分布在PBI膜中构建额外的质子传输途径。植酸在负载过程中并未破坏MIL-101(Cr)原有的晶体结构,所制备的复合膜具有比原始PBI膜更高的磷酸(PA)掺杂水平、更好的热稳定性和更强酸保留能力。此外,负载植酸的MIL-101(Cr)颗粒限制了PBI链的移动,提高了膜的力学性能,在PBI膜内构建了额外的质子传导途径和高密度氢键网路,使复合膜的电导率进一步升高,在160℃无水条件下PA掺杂的复合膜电导率最高可达到0.0744 S·cm^(-1),而PA-PBI膜仅为0.0398S·cm^(-1)。本研究还测试了在无额外加湿、无背压、160℃时的单电池性能,所制备的复合膜最大输出功率密度为178 mW·cm^(-2),比PBI膜高38 mW·cm^(-2)。