全氟磺酸再铸膜性能研究：溶剂影响分析

"该研究探讨了溶剂对全氟磺酸再铸膜性能的影响，主要涉及废离子交换膜的回收处理、高沸点溶剂的选择及其对膜性能的影响，包括交换容量、电导率、抗拉强度和结晶度。实验中使用了二甲基亚砜(DMSO)、乙二醇(EG)、吡咯烷酮(NMP)和二甲基甲酰胺(DMF)作为高沸点溶剂，并通过浇铸法制备再铸全氟磺酸质子交换膜。" 本文是一篇工程技术领域的论文，作者徐洪峰和徐麟来自大连交通大学环境科学与工程学院，研究重点在于如何提升废离子交换膜的再利用率。研究中，他们首先将氯碱工业用过的废离子交换膜在乙醇水溶液中进行高温高压处理，得到浓度为7.2%的全氟磺酸离子交换树脂(PFSI)溶液。然后，他们用不同类型的高沸点溶剂（HBPS）替换掉低沸点溶剂，采用浇铸法制备再铸全氟磺酸质子交换膜（RCM）。 实验结果显示，RCM的性能受多种因素影响。最佳的成膜条件是温度140°C和时间为2小时。若温度超过180°C，PFSI可能会分解，导致电导率和离子交换容量下降；而时间低于2小时，则可能导致HBPS无法充分挥发，影响膜的机械强度和稳定性。溶剂种类和比例对膜的结晶度和晶粒大小有显著影响，如二甲基亚砜(DMSO)和吡咯烷酮(NMP)表现出较好的效果，形成的RCM与商业化产品Nafion 112的燃料电池性能接近。 此外，研究还发现，如果HBPS加入量不足，PFSI可能在溶剂挥发前无法充分结晶，从而降低膜的稳定性。因此，选择合适的溶剂种类和添加比例至关重要，以确保膜的性能和结晶过程的优化。 关键词涵盖了全氟磺酸树脂、离子交换膜、再铸膜和燃料电池，这些都属于质子交换膜燃料电池（PEMFC）技术的关键组成部分，对于提高燃料电池效率和降低成本具有重要意义。中图分类号TQ425.236表明该研究属于化学工程的领域，文献标识码A则表示这是一篇原创性的科研论文。