發明
中華民國
104100953
I 549937
四胺基二苯醚、聚苯并咪唑、包括聚苯并咪唑的質子交換膜以及包括此質子交換膜的燃料電池TETRAAMINO-DIPHENYL ETHER, POLYBENZIMIDAZOLE, PROTON EXCHANGE MEMBRANE INCLUDING POLYBENZIMIDAZOLE, AND FUEL CELL INCLUDING THE PROTON EXCHANGE MEMBRANE
國立臺灣科技大學
2016/09/21
本研究利用4,4’-oxydianiline (ODA)為起始物成功合成三種含有巨大側基之新型四胺單體4,4’,5,5’-tetraamino-2,2’-dibromodiphenyl ether (7)、4,4’,5,5’-tetraamino-2,2’-diphenyldiphenyl ether (10)及4,4’,5,5’-tetraamino- 2,2’-di[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]diphenyl ether (13)。以Eaton’s reagent作為溶劑,利用4,4’-oxybis(benzoic acid) (OBA)分別與單體(7)、(10)及(13)聚合成新型聚苯并咪唑P1~P3。P1、P2及P3之固有黏度(Inherent viscosity)分別為2.24、2.05及2.09 dL g-1。P1~P3皆已成功以溶液澆鑄法塗佈成可撓性之薄膜。利用Fenton test對於P1~P3薄膜進行氧化穩定性測試,結果顯示在216小時測試後,P1~P3薄膜之重量損失百分比(Wloss)依序為16.9、10.2及4.4 %,呈現良好的氧化穩定性。將P1~P3薄膜以不同濃度之磷酸溶液在室溫下進行磷酸摻雜,得到相近之磷酸摻雜量(PA content, %),介於160~200 %之間。在160 ℃下,磷酸摻雜量約200 %之P1~P3薄膜分別具有3.99× 10-2、5.18× 10-2及5.34× 10-2 S cm-1之質子傳導率。在單電池測試方面,磷酸摻雜量為241 %之P1薄膜在160 ℃可達478 mW/cm2之電力密度;磷酸摻雜量為210 %之P2薄膜在140 ℃可達497 mW/cm2之電力密度;磷酸摻雜量為199 %之P3薄膜在160 ℃可達636 mW/cm2之電力密度。 Three novel tetraamines containing bulky side groups were successfully synthesized from 4,4’-oxydianiline (ODA). Novel polybenzimidazoles P1~P3 were polymerized from 4,4’-oxybis(benzoic acid) (OBA) and monomer (7), (10) and (13), respectively, by using Eaton’s reagent as the polymerization solvent. The oxidative stability of P1~P3 membranes was tested by Fenton test. The weight loss of P1~P3 membranes were 16.9, 10.2 and 4.4 %, respectively, after 216 hours of Fenton test, showing excellent oxidative stability. The proton conductivity of P1~P3 membranes with about 200 % PA content were 3.99 × 10-2, 5.18 × 10-2 and 5.34 × 10-2 S cm-1 at 160 ℃, respectively. For single fuel cell test, P1 membrane with 241 % PA content could reach the power density of 478 mW/cm2 at 160 ℃; P2 membrane with 210 % PA content could reach the power density of 497 mW/cm2 at 140 ℃; P3 membrane with 199 % PA content could reach the power density of 636 mW/cm2 at 160 ℃.
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