膜科学与技术

单位：1. 上海交通大学 化学化工学院, 上海 200240； 2. 含氟功能膜材料全国重点实验室, 淄博 256401；3. 上海应用技术大学 化学与环境工程学院, 上海 201418

关键词：全氟质子交换膜； 全氟磺酸聚合物； 自由基聚合； 氯碱电解池； 燃料电池

基金：国家重点研发计划（2022YFB3808900， 2022YFB3808902）

全氟磺酸（PFSA）聚合物在燃料电池和氯碱工业中具有重要应用，但传统合成方法在分子量和磺酸基团调控方面存在诸多问题。本研究提出了一种“限域空间单活性中心自由基聚合”的新方法，通过设计合成全氟聚醚羧酸铵（PFPE-NH4）作为乳化剂进行乳液聚合，实现了四氟乙烯（TFE）和全氟乙烯基醚磺酰氟（PSVE）单体的高效可控聚合。采用多种物理和化学表征方法对聚合分散状态及聚合物性能进行了详细分析。结果显示，新制备方法显著提高了PFSA聚合物的分子量及其分布（Mn=272 000，Mw/Mn=1.65），并且离子交换容量可通过单体组成比例进行调控。此外，大分子聚合物显著增强了材料的拉伸强度（34.6 MPa）。进一步，制备的离子交换膜在燃料电池和氯碱电解池中表现出优异的性能，包括高功率密度（1.59 W/cm2）、低开路电压（OCV）衰减率（0.16 mV/h）以及低电解槽电压增长率（0.91 mV/月）。本研究为高品质PFSA聚合物的制备提供了新的途径。

来源：2025年第2期

《膜科学与技术》期刊编辑部

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