中国科学技术大学化学系徐铜文

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中国科学技术大学徐铜文教授课题组系统评述：面向燃料电池的聚苯醚基离子交换膜

由于化石能源的过度开发，开发新型能源成为了迫在眉睫的问题。在这一发展需求下，燃料电池作为一种高效又清洁的电化学储能技术得到了广泛的关注。其中聚合物电解质燃料电池是燃料电池的一种，根据所使用电解质和燃料的不同，可分为质子交换膜燃料电池和碱性阴离子交换膜燃料电池等。离子交换膜作为核心部件，主要起隔绝阴极和阳极以及传导离子的作用。因此开发离子电导率高，化学稳定性强，机械性能好的离子交换膜就成为了广大科研工作者的研究方向。常见的用于离子膜的材料有聚苯并咪唑(PBI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚(PPO)、聚芳醚砜等. 其中，聚2,6-二甲基-1,4苯醚(polyphenylene oxide，PPO)疏水性好，玻璃化转变温度高(Tg = 210 °C)，具备良好的水解稳定性，机械稳定性和化学稳定性，结构简单，易于改性，所以基于聚苯醚的离子交换膜在燃料电池领域有广阔的应用前景。

徐铜文教授课题组在《高分子学报》2018年第7期“何炳林先生诞辰100周年纪念”专辑发表的专论中系统评述了面向燃料电池的聚苯醚基离子交换膜的研究现状和发展前景。文章梳理了本课题组在聚苯醚基离子交换膜方向的研究成果并结合国内外在该领域上的研究进展，介绍了阴离子交换膜，阳离子交换膜和共混膜三个大类离子膜的聚合物结构和制备方法，图1列出了该课题组基于PPO功能化的部分离子膜结构。并从离子电导率，机械性能，化学稳定性以及燃料电池性能等方面进行了具体分析。

图1

最后，文章展望了聚苯醚基离子交换膜的发展前景，提出了基于PPO的阴、阳离子交换膜可通过引入侧链、交联、优化功能基团和掺杂等方法提高膜的离子电导率、化学稳定性和机械强度等重要的性能。并指出目前离子交换膜的燃料电池性能仍无法满足实际需求，还需加大力度探索。以及根据PPO离子膜在性能方面上的多种优势，强调了对其进行研究的必要性和在燃料电池领域广泛的应用前景。

论文链接：

http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/2018/7/PDF/gfzxb2080055yangzhengjin.pdf