Synthesis and characterization of novel acid–base polymer blends for application in membrane fuel cells

高分子化学 质子交换膜燃料电池 聚合物 热分解 苯并咪唑 磺酸 化学 离子交换 合成膜 材料科学 核化学 有机化学 离子 生物化学
作者
Jochen Kerres,A. Ullrich,F. Meier,Thomas Häring
出处
期刊:Solid State Ionics [Elsevier BV]
卷期号:125 (1-4): 243-249 被引量:441
标识
DOI:10.1016/s0167-2738(99)00181-2
摘要

In this contribution novel acid–base polymer blend membranes are introduced. The membranes are composed of sulfonated poly(etheretherketone) sPEEK Victrex or poly(ethersulfone) sPSU Udel® as the acidic compounds, and of PSU Udel® diaminated at the ortho position to the sulfone bridge, or poly(4-vinylpyridine), poly(benzimidazole) PBI CELAZOLE®, or poly(ethyleneimine) PEI (Aldrich) as the basic compounds. The membranes showed good proton conductivities at ion-exchange capacities IEC of 1 (IEC=meq SO3H/g dry membrane), and they showed excellent thermal stabilities (decomposition temperatures >270°C). Two of the membranes were tested in a H2 membrane fuel cell and showed good performance. The specific interaction of the SO3H groups and of the basic N groups was investigated via FTIR for the sulfonated PSU/diaminated PSU and for the sulfonated PSU/poly(4-vinylpyridine) (Pyr) blend. It could be proved that in the dry membranes polysalt groups exist formed by the following acid–base reaction: PSU–SO3H+H2N–PSU→[PSU–SO3]− +[H3N–PSU], and PSU–SO3H+P→[PSU–SO3]− +[H–Pyr].
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