摘要
作为聚电解质膜燃料电池的核心部件，膜电极（MEA）性能的优劣会直接影响到燃料电池性能。膜电极中，离子交换膜和催化层是其进行电极反应和离子传导的重要场所，为此，本课题针对这两部分内容，从膜材料开发-催化层微观结构建立-燃料电池应用等方面出发开展了系统工作，开发出了成本低、性能好的离子交换膜和稳定性优良的催化层，本课题首先从磺化聚醚醚酮（SPEEK）出发，通过与1,1'-羰基二咪唑（CDI）发生活化反应形成磺酰胺端链，进而与1-(3-氨丙基)咪唑发生接枝反应，形成了侧链具有咪唑基团的Im-SPEEK。随后，通过加入不同比例的交联剂1,4-二(溴甲基)苯，实现对Im-SPEEK不同程度的交联，最终形成咪唑接枝交联型磺化聚醚醚酮质子交换膜（Im-C-SPEEK），该膜在室温下电导率最高可达0.116 S cm-1，高于Nafion膜，，并表现出优异的机械性能，拉伸强度达到14.7 MPa，断裂伸长率为87.6％，在此基础上开展膜电极结构调控与优化研究，利用带有烯烃侧链的聚苯醚（VBQPPO）作为催化层粘结剂和离子传导剂，通过离聚物末端乙烯基的热交联在纳米催化剂颗粒的周围形成导离子性外壳，另一方面可以在膜电极中原位构建通畅的气体通道，所制备的膜电极单池功率密度在70 oC达到1.02 W cm 2。以上研究成果为后续MEA一体化的研究提供了前期研究基础。
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