复合材料学报

作者：陈闯, 林锋, 蔡蓉, 陈芳, 马晓燕,

关键词：复合膜, 质子交换膜, 聚多巴胺(PDA), 仿生矿化, 多孔基底,

为了解决燃料电池质子交换膜在高温全水合状态下的质子传导率低、易溶胀的问题，以商用磺化聚砜（PSF）多孔膜为基体，经聚多巴胺（PDA）表面沉积修饰后，在膜表面矿化形成ZrO₂层从而制备PSF-PDA-ZrO₂复合质子交换膜。研究了PDA沉积条件和ZrO₂矿化工艺对PSF-PDA-ZrO₂复合膜表面微观形貌及元素分布的影响规律；选择PDA沉积时间为5 h的PSF-PDA改性膜进行矿化，随矿化时间的增加，其表面矿化层Zr元素含量显著提高。对PSF-PDA-ZrO₂复合膜进行吸水率、溶胀率和电导率进行测试。结果表明，相较于PSF多孔膜，ZrO₂矿化层显著抑制了PSF-PDA-ZrO₂复合膜在高温下的溶胀行为，其溶胀率随矿化时间的增加逐渐降低。PDA沉积时间为5 h，矿化时间分别为1 h、5 h、12 h和24 h的PSF-PDA-ZrO₂复合膜质子传导率均高于纯PSF多孔膜，且随着矿化时间的增加复合膜的电导率逐渐降低。其中PDA沉积时间为5 h，矿化时间为1 h的PSF-PDA-ZrO₂复合膜电导率在90℃时高达0.117 Scm^-1，是同条件下纯PSF多孔膜的2.5倍。

来源：2019年第11期

《复合材料学报》期刊编辑部

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