超支化酸碱交联结构的质子交换膜性能测试数据集

高稳定性与气体不渗透性对于高压稳态质子交换膜水电解槽至关重要。本研究合成了一种含咪唑基团和受阻胺基团的新型超支化聚合物，并将其掺入全氟磺酸离聚物中，制备得到质子交换膜（PEM）。化学结构表征结果显示，所制备的超支化聚合物含有大量支化单元，且其表面分布着丰富的咪唑基团与受阻胺基团。在该复合膜内部，咪唑基团与磺酸基团之间自组装形成了酸碱对结构，进而显著提升了质子交换膜的机械强度与质子电导率。该质子交换膜展现出优异的电解性能，在电流密度为3.0A/cm²时，槽压仅为1.80V，这得益于其较高的质子传导能力与较低的欧姆阻抗。此外，该复合材料致密的交联结构使其具备优良的抗气体渗透性能：所制备的HBP-MZ/PFSA@PEEK复合膜的气体渗透率仅为34.2 cm³/(m²・0.1MPa・24h)，低于全氟磺酸膜（PFSA）和Nafion115膜。其抗氢气渗透性能也显著优于全氟磺酸膜和Nafion115膜-在基于HBP-MZ/PFSA@PEEK复合膜的电解槽中，当压力为3.0MPa时，氧气中的氢气含量为1536 ppm，约为Nafion115膜的一半。同时，受阻胺基团能够捕获电解槽运行过程中产生的活性自由基电子，并通过杰尼索夫循环实现再生，从而有效清除电解槽运行时生成的自由基。HBP-HA/PFSA@PEEK复合膜表现出卓越的稳定性，电压衰减率低至4.2 μV/h。本研究为制备兼具高气体阻隔性与优异耐久性的质子交换膜提供了一种极具前景的方法与理论依据。