基于PBI/SPEES/Cu-TMU-17-NH? MOFs的纳米复合膜提升高温质子交换膜燃料电池性能研究

《Journal of Electroanalytical Chemistry》：Polymeric nanocomposite blend membranes based on PBI/SPEES/MOFs with improved fuel cell performance at high temperatures

本文报道了新型聚苯并咪唑（PBI）/磺化聚（1,4-苯基醚-醚砜）（SPEES）/Cu-TMU-17-NH?金属有机框架（MOFs）纳米复合膜，该膜通过MOFs的高比表面积、纳米空腔和氨基官能团与聚合物基体产生氢键相互作用，协同提升了质子电导率（136 mS/cm，6 wt% MOF）、磷酸（H3PO4）保留能力及热稳定性，为高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFC）提供了具有实际应用潜力的膜材料解决方案。

　　

亮点

Cu-TMU-17-NH₂的表征

通过扫描电子显微镜-能谱分析对制备的Cu-TMU-17-NH₂进行表面形貌表征，结果如图1所示。Cu-TMU-17-NH₂的场发射扫描电子显微镜图像显示出球形形貌，平均粒径约为30纳米。此外，元素Mapping结果表明铜原子在Cu-TMU-17-NH₂中分布均匀。

Cu-TMU-17-NH₂的氮气吸附测试结果如表1所示。表中列出了尺寸、比表面积等数值。

结论

本研究成功开发了新型PBI/SPEES纳米复合膜，其中引入了Cu-TMU-17-NH₂ MOFs，以应对高温质子交换膜燃料电池的关键挑战。MOFs的协同效应源于其高比表面积、纳米空腔和氨基官能团，提供了额外的质子传输路径、改善的酸保留能力以及增强的稳定性。因此，该膜表现出显著更高的质子电导率。