四甲基氢氧化铵改性聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺化膜的制备和性能

作     者：刘琪 郭贵宝 安胜利 刘金彦 LIU Qi;GUO Guibao;AN Shengli;LIU Jinyan

作者机构：内蒙古科技大学化学与化工学院包头014010 内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010 

出 版 物：《高等学校化学学报》 (Chemical Journal of Chinese Universities)

年 卷 期：2018年第39卷第9期

页      面：2062-2070页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 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）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:21463016) 内蒙古自治区自然科学基金[批准号:2017MS(LH)0515] 高等学校科学研究基金(批准号:NJZY18148)资助 

主　　题：直接甲醇燃料电池 聚偏氟乙烯 四甲基氢氧化铵 苯乙烯 

摘      要：使用四甲基氢氧化铵(TMAH)甲醇溶液在液相中改性聚偏氟乙烯(PVDF),挥发溶剂得到改性聚偏氟乙烯膜(g-PVDF-M),再以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,将苯乙烯接枝到g-PVDF-M膜中,磺化后制得改性聚偏氟乙烯接枝苯乙烯磺化(PVDF-g-PSSA)膜.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和能谱仪的扫描电子显微镜分析了PVDF-g-PSSA膜(TMAH-25)的结构、形貌及硫元素分布情况.通过电化学工作站和气相色谱仪研究了TMAH在甲醇中的不同含量对PVDF-g-PSSA膜质子电导率和甲醇渗透率的影响.结果表明,TMAH使PVDF脱去HF生成碳碳双键,并且苯乙烯接枝到改性的聚偏氟乙烯膜中,磺化后S元素在PVDF-g-PSSA膜内部均匀分布;PVDF-g-PSSA膜的质子电导率和甲醇渗透率随TMAH在甲醇溶液中质量分数的增加而增大;TMAH的质量分数为25%时,PVDF-g-PSSA膜的电导率达1.28×10^(-2)S/cm,甲醇渗透率为4.58×10^(-7)cm^2/s.热重分析(TGA)表明,PVDF-g-PSSA膜的热稳性良好,耐热温度高达195℃,PVDF-g-PSSA膜作为电解质材料的直接甲醇燃料单电池(DMFC)功率密度达到16.45 mW/cm^2.