磷酸锆/磺化聚苯并咪唑填孔型质子交换复合膜的制备与性能研究 Preparation and Characterization of Proton Exchange Composite Membranes Pore-Filled with ZrP/Sulfonated Polybenzimidazole

利用填充法将SPBI-ZrP电解质填充于ePTFE多孔基底中，制备SPBI-ZrP/ePTFE质子交换复合膜。分别采用FESEM、FT-IR、干湿称重法、拉伸测试和交流阻抗法对膜的微观结构和性能表征。实验结果表明，SPBI-ZrP电解质已成功填充于ePTFE基底中，膜表面光滑。SPBI-ZrP-2.5膜在厚度方向的溶胀度是SPBI-ZrP-2.5/ePTFE膜的7.3倍，归因于ePTFE基底能够有效地抑制膜溶胀，提高膜尺寸稳定性；由于ePTFE基底的增强效应，SPBI-ZrP-2.5/ePTFE膜的拉伸强度比SPBI-ZrP-2.5膜提高19.86%； SPBI-ZrP-2.5/ePTFE膜的质子电导率在160和80℃、相对湿度100%下分别达到0.222和0.071 S·cm-1，而Nafion膜（EW=1100）在80℃的质子电导率为0.077 S·cm-1，在温度>100℃时质子电导率急剧下降，说明SPBI-ZrP-2.5/ePTFE膜在高温下具有良好的质子传导性能，能应用于高温质子交换膜燃料电池中。