Synthesis and characterization of a novel poly(arylene ether sulfone) containing pendent imidazole groups for high temperature proton exchange membranes
摘要:
基于新型单体2,2'-双-(2-甲基-咪唑-1-基-甲基)-,成功合成了一系列含有咪唑侧基的聚亚芳基醚砜(PSf-Im-x)。联苯-4,4′-二醇(MIPO)。当它们用作高温燃料电池应用的聚合物电解质膜时,沿着聚合物链的悬挂咪唑基团有望为与掺杂磷酸(PA)的酸碱相互作用提供功能位点。室温下,在 85 wt% H3PO4 中,线性 PSf-Im-x 膜的 PA 含量约为 172.3-235.8%。这些膜的体积膨胀率为114.4-194.0%,低于具有相似PA含量的聚苯并咪唑(PBI)。在140 ℃、绝对脱水状态下,膜的质子电导率为0.021-0.053 S cm−1。低体积膨胀和良好的质子传导性可能归因于悬挂咪唑基团的“侧链型”结构,这有利于离子传输。为了在保持机械性能的同时获得更高的酸掺杂,通过聚合物的咪唑基团与对二甲苯二氯的反应制备了交联膜。 80°C、85 wt% H3PO4 中,20% 交联的膜的 PA 含量为 313.2%。在绝对脱水状态下,膜的断裂应力和质子电导率在室温下为3.2 MPa,在140 ℃下为0.063 S cm−1。