1. 研究目的与意义（文献综述）

随着世界经济和社会的发展，化石燃料的需求不断增加，能源成为制约国家社会发展的一项重要因素。然而，化石燃料的燃烧带来一系列诸如环境污染，温室气体排放引起全球气温升高等负面问题。解决这一问题的根本就是获取能源方式的改变和新能源的采用^[1]。其中，燃料电池(fuel cell)应运而生并成为当下研究的热门领域。燃料电池(fuel cell)是通过电化学反应过程将燃料(氢气等)化学能直接转化为电能的装置^[2]。由于燃料电池不经过燃烧产生能量过程，因此不受卡诺循环的限制，其能量利用率能达到(60%-80%)，远远超过传统内燃机。另一方面，以氢气为燃料的燃料电池，其产物只有水^[3]，对环境友好，符合目前国家可持续发展的政策以及建设环境友好型社会的理念。

按照燃料电池中常见电解质的性质，可将目前世界上研究的燃料电池分为以下几种类型:质子交换膜燃料电池(pemfc),熔融碳酸盐燃料电池(mcfc)，碱性燃料电池(afc),磷酸盐燃料电池(pafc)^[4]以及固体氧化物燃料电池(sofc) ^[5,6]。

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuelcell, pemfc)又被称为聚合物电解质膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuel cell, pemfc)，是燃料电池中比较成熟的一种，原理上相当于水电解的逆装置^[7]。 pemfc单体电池是由膜电极装置、双极板和密封垫片组成的类似三明治的结构^[8]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以制备的溴化聚苯醚（bppo）为膜基底材料，通过在侧链引入烷基咪唑基团以提供碱性位点，并引入己二胺作为主链交联剂，然后掺杂不同比例的膦酸制备复合膜。

材料表征：对制备的复合膜取样，在红外光谱仪上进行扫描测试，收集4000cm-1和500cm-1之间的傅里叶变换红外（ftir）光谱；使用热重差示扫描量热（tg-dsc）系统，在空气条件下以5℃/min的加热速率从室温至700℃进行热重差示扫描量热（tg-dsc）；使用拉伸试验机于室温下在2mm/min的十字头速度下测量膜的拉伸强度；使用扫描电子显微镜（sem）表征膜的微观形貌；通过测量膜的离子交换容量iec和电导率表征其电性能。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译，明确本课题研究的内容及意义，完成开题报告。

第4-8周：按照设计的方案，制备相应的膦酸掺杂交联型咪唑化聚苯醚质子交换膜。

第9-11周：采用傅立叶变换红外、sem、tg-dsc、质子电导率测试等测试技术对膜的结构、物相、显微结构、电化学性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]suthidaauthayanun[1],karittha im-orb[2],amornchai arpornwichanop[2].a review of the development of high temperature proton exchange membrane fuel cells.催化报,2015,36(4);473-483

[2]荣涛. 高温质子交换膜的制备与性能研究[d].吉林大学,2017.

[3]bezmalinovic d, strahl s, roda v, husar a.water transport study in a high temperature proton exchange membrane fuel cellstack. international journal of hydrogen energy. 2014;39:10627-10640.