镁离子对质子交换膜性能的影响

来源期刊：高分子材料科学与工程2020年第9期

论文作者：朱京宇 谈金祝 潘清 王燕康

文章页码：144 - 149

关键词：质子交换膜;镁离子;性能衰减;

摘    要：以质子交换膜（PEM）为研究对象,研究Mg²⁺对PEM性能的影响。将PEM浸泡在3种不同浓度（100 mg/L,300 mg/L和500 mg/L）的MgSO₄溶液中,测定污染前后PEM的离子交换容量（IEC）、结晶情况和热稳定性的变化,并利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜研究了Mg²⁺不同污染浓度和污染时间对PEM性能影响的机理。实验结果表明,随着Mg²⁺浓度的增加,PEM的H⁺交换能力、结晶情况和热稳定性均变差,且PEM的化学损伤程度增加。尤其是经500 mg/L的Mg²⁺溶液污染20 h后,PEM的IEC降低了59.7%,且其热降解速率增加了47.4%。Mg²⁺对PEM性能影响可能的机理是,Mg²⁺攻击PEM中的磺酸基团（-SO₃H）,与-SO₃H上的H⁺进行交换反应生成了新的物质,同时损伤膜中的聚四氟乙烯（PTFE）骨架,使膜性能衰减。