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磺化聚酰亚胺因其优良的热稳定性、化学稳定性、机械强度以及优异的质子传导性能,被广泛地应用于燃料电池中作为质子交换膜。然而,其在实际应用中存在着水敏感性强、性能随环境湿度变化大等问题。
目前,关于磺化聚酰亚胺(SPI)的改性方法主要有以下几种:
1. **多元共混改性法**:通过与其它高分子材料共混改善SPI的综合性能。
2. **纳米复合改性法**:引入无机纳米颗粒,通过形成网络结构以提高膜材料的稳定性。
3. **交联改性法**:通过形成三维网络结构,改善膜材料的稳定性,提高其水管理能力。
4. **共聚改性法**:通过共聚方法,引入其它含磺基团的单体或含有不同官能团的单体,以改善SPI的质子传导性能和稳定性。
在国内方面,据最新数据表明,**科技人员已经取得了在磺化聚酰亚胺制备与改性上的突破,实现了从标准燃料电池测试条件到宽温操作,甚至是低湿运行的全湿度条件下的适应性。
在国外,美国,日本,德国等发达国家对磺化聚酰亚胺的研究较早,有的已经进入商业化阶段,其中,3M公司在全球燃料电池市场中占有较大份额。
综上,磺化聚酰亚胺作为燃料电池质子交换膜的研发仍需要我们克服很多问题,如改善其自身性能,发现新的改性方法,进一步提高其工业化水平等。
参考文献:
1. Ren H, Pan Z, An L, et al. Sulfonated polyimide proton exchange membranes with triptycene units for fuel cell applications[J]. Polymer (Guildf), 2018, 140: 210-218.
2. Li N, Leng Y, Hickner M A, et al. Sulfonated Polyimides with Branched Side Chains for Membranes[J]. ACS Macro Letters, 2017, 6(7): 687-691.
3. Qiao Y, Xu X, Wen T, et al. Enhancing the performance of sulfonated polyimide membranes in fuel cells by the incorporation of sulfonated fullerene nanofillers[J]. Journal of Membrane Science, 2018, 565: 294-301.
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