Research progress in polysulfone for proton⁃exchange membrane fuel cell

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.08.023

Abstract

Abstract:

This paper introduced the classification of proton?exchange membranes and reviewed the latest research progress in polysulfone fuel cell proton?exchange membranes， such as main chain polysulfone proton?exchange membranes， side chain polysulfone proton?exchange membranes， and inorganic doped composite polysulfone proton?exchange membranes. The influence of morphology and structure on the physical and chemical properties of sulfonated polysulfone was described comprehensively， and application prospect of polysulfone fuel cell proton?exchange membrane was analyzed.

Key words: polysulfone, proton exchange membrane, fuel cell, sulfonation, proton conductivity

CLC Number:

TQ326.55

TANG Xiaoming, CAO Ning, JIANG Yuehang, WANG Qian, WANG Zhiyan, LI Jianhua, WANG Yatao, LIAN Huiqin, WANG Xiaodong, CUI Xiuguo. Research progress in polysulfone for proton⁃exchange membrane fuel cell[J]. China Plastics, 2022, 36(8): 146-158.

Figures/Tables 9

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类型	名称	厚度/μm	拉伸强度/MPa	IEC/mmol·g^-1	吸水率/%	质子电导率/S·cm^-1
全氟质子交换膜	Nafion117^［5］	175	17.5	0.90	19.5（30 ℃）	0.013 3（30 ℃、100 %RH）
全氟质子交换膜	Nafion211^［54］	25.4	—	0.98	—	0.06（30 ℃、95 %RH）
部分含氟质子交换膜	sPEPOF⁃25^［16］	—	—	1.65	35（25 ℃）	0.099（80 ℃）
部分含氟质子交换膜	BP⁃60^［55］	40~60	51.1	1.81	77.8（80 ℃）	0.144（30 ℃）
碳氢质子交换膜	OSPN/PAEK⁃b⁃KSPAEK （Semi⁃IPN 24）^［20］	180~200	21.8	—	38.2（30 ℃）	0.046（30 ℃）
	SPI⁃NfF^［23］	12	123.0	1.80	73.9（30 ℃）	0.08（30 ℃、95 %RH）
	PBI_0.5⁃block⁃OPBI_0.5^［26］	40	9.2	—	-	0.1（180 ℃、无水）
复合型聚砜质子交换膜	SPSF⁃graft⁃PPSF（P80S20）^［21］	—	30.7	—	23.07	0.017 2（95 ℃、90 ％RH）
	TDAP⁃graft⁃PSU^［40］	—	3.5	—	186（85 %磷酸、25 ℃）	0.034（120 ℃）
	SPAES⁃TiO₂/g⁃C₃N₄^［45］	70	34.8	2.13	63.5（30 ℃）	0.180（30 °C 100 %RH）
	SPSF/ZrP⁃42^［46］	—	47.0	—	38	0.156（80 ℃）
	0.5 %（PDA⁃CNTs）/sPSF^［47］	—	—	—	26（25 ℃）	0.121（80 ℃）
	SPEAS⁃HA⁃GO⁃0.5^［50］	15~20	55.0	—	75.9（30 ℃）	0.017（90 ℃、50 %RH）
	Cell⁃UiO⁃66⁃NH₂⁃5/SPSF^［52］	—	—	1.15	25（40 ℃）	0.196（80 ℃、100 %RH）

类型	名称	厚度/μm	拉伸强度/MPa	IEC/mmol·g^-1	吸水率/%	质子电导率/S·cm^-1
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全氟质子交换膜	Nafion211^［54］	25.4	—	0.98	—	0.06（30 ℃、95 %RH）
部分含氟质子交换膜	sPEPOF⁃25^［16］	—	—	1.65	35（25 ℃）	0.099（80 ℃）
部分含氟质子交换膜	BP⁃60^［55］	40~60	51.1	1.81	77.8（80 ℃）	0.144（30 ℃）
碳氢质子交换膜	OSPN/PAEK⁃b⁃KSPAEK （Semi⁃IPN 24）^［20］	180~200	21.8	—	38.2（30 ℃）	0.046（30 ℃）
	SPI⁃NfF^［23］	12	123.0	1.80	73.9（30 ℃）	0.08（30 ℃、95 %RH）
	PBI_0.5⁃block⁃OPBI_0.5^［26］	40	9.2	—	-	0.1（180 ℃、无水）
复合型聚砜质子交换膜	SPSF⁃graft⁃PPSF（P80S20）^［21］	—	30.7	—	23.07	0.017 2（95 ℃、90 ％RH）
	TDAP⁃graft⁃PSU^［40］	—	3.5	—	186（85 %磷酸、25 ℃）	0.034（120 ℃）
	SPAES⁃TiO₂/g⁃C₃N₄^［45］	70	34.8	2.13	63.5（30 ℃）	0.180（30 °C 100 %RH）
	SPSF/ZrP⁃42^［46］	—	47.0	—	38	0.156（80 ℃）
	0.5 %（PDA⁃CNTs）/sPSF^［47］	—	—	—	26（25 ℃）	0.121（80 ℃）
	SPEAS⁃HA⁃GO⁃0.5^［50］	15~20	55.0	—	75.9（30 ℃）	0.017（90 ℃、50 %RH）
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