一种新型质子交换膜及其质子传输功能的研究模板

下载后可任意编辑StudyofanovelprotontransportmembranewithprotontransportabilityPengCheng,YangYong,WangLi,ShiXianfa(DepartmentofChemistry,TongjiUniversity,Shanghai 92,China)AbstractAnovelprotonexchangemembrane(PEM)wasdesignedandprepared.Itwasmadeofacopolymerwiththecalix[4]arenederivativeasthefunctionalunitofprotonrecognitionandselectivetransport.ProtontransportexperimentstestifiedthatitwascomparabletoNafion112membrane,particularly,itcouldtransportprotoninthepresenceorwithoutthepresenceofsolvent.ThusitmaybecouldbeappliedintheH2/O2fuelcells.Keywordsprotontransport;calix[4]arene;supermolecularfunction一种新型质子交换膜及其质子传输功能的讨论彭程杨勇王丽施宪法(同济大学化学系上海 92)摘要本文设计并制备了一种新型质子交换膜, 它由一种以杯[4]芳烃衍生物为功能基元的聚合物材料制成, 利用其对质子的识别及选择性传输等超分子作用来传递质子, 具有明显的质子传输能力。与现在通用的各种质子交换膜相比, 其特点是不需要水或其它溶剂即能有效实现质子传递过程。因此, 有望用作氢氧燃料电池中的质子交换膜。关键词质子交换膜, 杯[4]芳烃, 超分子作用1 引言近年来, 质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为动力源的讨论在电化学[1]和能源科学领域[2]成为热点, 广泛应用于军事、 航天、 能源和交通等领域[3]。质子交换膜(PEM)是 PEMFC 的核心部件, 它是一种能使质子选择性透过的膜, 只允许质子经过, 而电子、 原料气等不能够经过[4]。当前, 最为常见的质子交换膜是美国杜邦公司生产的多(全)氟磺酸聚合物 Nafion 系列质子交换膜。它是一种阳离子交换型的选择性透过膜, 其起质子交换作用的功能基团是固定在氟碳高聚物主下载后可任意编辑链上的磺酸基( -SO3H) 。Nafion 膜在燃料电池中取得了巨大的成功, 可是其价格昂贵, 而且它必须依靠膜相中的水来完成质子的交换与传递, 因此限制了整个燃料电池系统的工作温度。当电池工作温度超过 8O℃时, 膜内的水份蒸发, 使膜的质子电导率明显降低[5]。从超分子作用的观点看, 质子交换膜是一种对质子具有识别能力的选择性传输膜, 其本质是对质子的识别与传递。本文用对质子具有良好识别能力的新型大环受体枣杯芳烃衍生物, 作为传输质子的功能基元, 将其引入到高分子主链中, 制备出一种基于超分子作用原理的新型质子传输膜, 能够有效地...