摘要:
                                聚苯并咪唑有望取代Nafion™,成为高温质子交换膜燃料电池的电解质。它们的问题之一是在控制质子传导性的H3PO4掺杂水平和膜的长期稳定性之间取得适当的平衡。单体改性是一种有望在减少掺杂的同时保持高传导性的方法。在此,我们报告了一种新颖且简便的方法,用于获得易于模块化和可重复的磺化度。我们合成了一些基于芳氧基的聚苯并咪唑,并用不同量的–SO3H对其进行磺化。我们通过在溶液中掺杂原始聚合物来制备许多电解质膜,溶液中H3PO4的浓度不同。磺化度极大地影响了酸吸收和传导性。特别是,与单磺化膜相比,含有更多质子基团的膜吸收的酸更少。然而,在低相对湿度和掺杂水平下,多磺化在提高质子传导性方面特别有效。我们在150°C下进行了MEA测试,使用H2和空气作为反应气体,无需任何外部加湿。我们获得了高于320 mW cm-2的功率密度,在0.2 A cm-2时燃料电池性能约为580 mV,与磺化基团的数量无关。初步耐久性测试显示,在190小时内,膜没有出现任何降解。因此,所报告的膜适用于高温质子交换膜燃料电池。