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Synthesis and characterization of crosslinked poly(ether sulfone) for a fuel cell
membrane
燃料電池──交聯聚醚砜的合成與特性
K.-B. HEO, H.-J. LEE, H.-J. KIM, B.-S.KIM, S.-Y. LEE,E. CHO, I.-H. OH,
S.-A. HONG, T.-H. LIM
JOURNAL OF POWER SOURCES 172 (2007) 215–219
學號：49640021
學生：潘佾函
摘要
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以UV照射(350nm、400w)使PES變成c-PES
以H-NMR、FT-IR和TGA來測試c-PES的化學結構和
熱穩定性
電池性能會隨著升高溫度而增加，且在0.6V、70℃
時能產生電流密度1500mA cm-2
簡介
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全氟磺酸化高分子由於具有良好的導電率和完美的
化學穩定性，因此被廣泛使用在燃料電池中的電解
質膜。
磺化程度超過一定水平時，會使其具有高度膨脹且
(或)可溶於水。
共價交聯磺化聚醚醚酮存在高機械強度，但質子導
電率減少少許。
polystyrene-ethylene-butylene sulfonate(PSEBS)在紫
外光交聯加工不會改變離子交換能力，且在紫外光
照射時磺酸基團會很穩定。
材料
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4-fluorophenyl sulfone 4-氟苯砜 (FPS)
Hydroquinone 2-potassium sulfonate 氫醌一磺酸
鉀鹽 (HPS)
4,4’-dihydroxystilbene 4,4’-二羥基苯乙烯
Bisphenol A 雙酚A (BPA)
Dimethyl acetamide 二甲基乙醯胺 (DMAc)
N-methylpyrrolidinone N-甲基吡咯烷酮 (NMP)
Dimethyl sulfoxide 二甲基亞砜 (DMSO)
Toluene 甲苯
Benzophenone 二苯甲酮
PES共聚物的合成
4,4’-二羥基苯乙烯
HPS
FPS
實驗步驟
加入
FPS--5.1g
HPS--3.2g
4,4’-二羥基苯乙烯--1.3g
碳酸鉀--5.5g
DMAC--25ml
甲苯--40ml
到100 ml瓶中
溶液塗佈在玻璃板上
切割，並UV照射膜30
min之後減壓下真空乾
燥60 ℃ 30 hr
放置油浴加熱至
150℃ 3hr，共沸
蒸餾蒸餾出甲苯
後把溫度加熱至
180℃攪拌一夜
冷卻，過濾少量
的DMAc
加入到1000 ml的
甲醇中獲得PES
聚合物，過濾並
真空乾燥 60℃
1hr
聚合物真空乾燥
60℃24hr，將其
溶解在
15%DMSO和二
苯甲酮
(1wt%PES70的固
體含量)混合液中
以去離子水用索式
萃取把高分子中無
機物萃取出來
實驗步驟
用10%HCl酸化50 ℃ 12hr，
並用去離子水沖洗，存放
在去離子水中
完
MEA製造步驟
用催化劑漿混合40wt%
Pt/C、異丙醇和5 wt%的
Nafion1100溶液
漿超音波震盪1hr並噴
塗在膜上
電池的電極與Pt裝載面
積陽極、陰極皆為0.4
mg/cm
完
催化劑塗佈在膜上並在
60℃下乾燥3 hr
討論與結果
討論與結果
討論與結果
討論與結果
磺酸根降解
260ºC
主鏈裂解
480ºC
討論與結果
結論
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c-PES由4,4’-二羥基苯乙烯、HPS、FPS和其它有
用的單體合成成功
c-PES聚合物主鏈中存在70 mol %的HPS單體會有
0.12 S /cm的質子導電率並且在沸水中有良好的不溶
性質
在0.6V，70℃時能產生1500mA /cm2的電流密度，
且溫度提高電池性能會隨著增加