作者：A.A. Lysovaa⁎，i.a. steninaa，A.O. Volkovab，I. Ponomarevc，A.B. Yaroslavtsevad
研究亮点：磷酸掺杂聚苯并咪唑具有较高的热稳定性、化学稳定性和良好的力学性能，是中温燃料电池中最有前途的电解质材料。
1）聚苯并咪唑PBI -о- PHt杂化膜的合成
2）下图该电池保存在恒温器中。氢气浓度由气体选择图Kristallux - 4000М测定，气体选择图带有热传导检测器( 30毫安电流)和填充柱(摩尔塞维5а吸附剂，2米，30摄氏度，20厘米/分钟，氩气)。样品通过加热气体阀注入，回路体积为0.891毫升，温度为30℃，实验在25、40和70с下进行。
3）结果与讨论
左图显示了具有30重量%二氧化硅的杂化膜的截面显微照片。可以看出，颗粒集中在膜的一侧，而另一侧代表初始聚合物。
4）初始和混合PBI-O-PhT膜的热稳定性已经通过热重分析和随后的气相组成质谱分析进行了表征(图4 ）这表明PBI-O-PhT聚合物具有优异的热稳定性。进一步加热时，会释放水和残留溶剂。在400℃以上，苯并咪唑环发生氧化，末端羧基发生脱羧。PBI-O-PhT和杂化膜的热重分析曲线。对于含有10 wt%二氧化硅的PBI-O-PhT杂化膜，M/z = 18、44和64的离子电流对温度的依赖性。
5）图5含010重量%氧化硅的酸掺杂PBI -о- PHt复合膜的失重曲线。氧化物表面-SO3H基团与聚合物苯并咪唑基团的酸碱相互作用。在这些条件下，PBI-H+基团的酸性常数( pKa = 5.53 )对于离子交换来说太低。
6）研究了不同相对电导率下的膜电导率
湿度。图6显示了在相对湿度= 20 %时PBI -о- PHt复合膜的电导率作为组成的函数。在二氧化硅和二氧化硅含量为25 %时，电导率的增加最为明显。在这种情况下，电导率增加了64 %。
7）显示了作为相对湿度的函数的PBI -о- PHt膜的质子传导率。膜的电导率随着相对湿度的增加而增加。
8）图8显示了获得的杂化膜的电导率的温度依赖性。与初始PBI -о- PHt膜相比，二氧化硅的引入增加了电导率图8。二氧化硅改性的PBI -о- PHt杂化膜的电导率与温度( a )和120℃下组成的关系( b )。
9）结论
我们获得了表面用磺酸基团改性的基于聚苯并咪唑和氧化硅的杂化膜。研究了膜的形态、质子传导率和气体渗透率。发现用二氧化硅改性膜在低掺杂剂含量下增加了电导率，并且实际上对气体渗透性没有影响。复合膜的高质子传导率使其有望在高温和低相对湿度下应用于燃料电池。
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