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直接甲醇燃料电池用高阻醇质子交换膜的制备、结构与性能的综述报告
甲醇燃料电池（DMFC）是一种以甲醇为燃料的低温燃料电池，具有简单、易制备、环保等优点。在DMFC中，高阻醇质子交换膜（PEM）是核心材料之一，它被用来分隔阳极和阴极，同时传递质子和阻止甲醇通过膜散逸影响反应效果。因此，研制一种高效、耐腐蚀、高导电性、稳定性能良好且成本低廉的PEM是DMFC发展的关键之一。本文将综述目前制备、结构和性能较好的高阻醇质子交换膜。
PEM的制备常用两种方法：1）膜法制备：通过复合、相转移和自由基聚合等方法制备；2）毛细间隙官能化制备：通过交联、酸催化等方法制备。
目前，较常用的制备方法是膜法制备。复合法制备PEM的过程是将聚合物和质子传输剂、防止水分子进入的添加剂等物料溶解或悬浮在一定溶剂中，采用溶液浇铸、离心浇铸、压延、层层堆积等方法形成膜。相转移法则是将水溶性单体和溶剂经过相转移反应获得交联结构的膜。自由基聚合法可用于制备交联醋酸树脂基的PEM。
毛细间隙官能化法制备PEM的过程则是在聚合物或预聚物基底上，采用交联剂进行交联，再通过酸催化或溶剂法使其形成孔隙结构。
PEM的结构包括：聚合物基体、质子传输剂以及添加剂。其中聚合物基体被用作PEM的支撑，质子传输剂用于增加质子传输的速率，添加剂则用于提高PEM的稳定性、耐腐蚀性、抗水效果等。
常见的PEM聚合物基体材料有：聚砜基（PES）、聚醚酰亚胺基（PEI）和氟聚酰胺基（PA）等。聚砜基PEM基体具有良好的耐化学腐蚀性和稳定性，而PEI基体具有较高的质子导电性能和温度稳定性，而PA基体则具有更小的水吸收率。
PEM的质子传输剂有：磺酸基、磷酸基、硫酸基、磷酸铵基等。其中，磷酸铵基质子传输剂的热稳定性较好，硫酸基掺杂的质子传输剂具有更高的人工钢铁冷却系统电导率。
添加剂主要包括：防止水分子进入的氢氧化铝，提高PEM稳定性的抗氧化剂和抗腐蚀剂等。
PEM的性能参数包括质子电导率、耐化学腐蚀性、稳定性、耐温性和抗水性等。综合大量文献报道和研究发现，PEM的使用寿命和稳定性能高度与其抗腐蚀性和防水效果相关。而质子电导率则是PEM重要的性能参数之一，而磷酸铵基质子传输剂和PEI基体的PEM在质子传导效率和稳定性方面都具有较好的性能表现。
需要指出的是，目前大部分的PEM都是基于含氟聚合物的，含氟聚合物的制备成本相对较高。因此，寻找成本更低，但性能更好的PEM制备方法和材料是DMFC领域需要进一步研究开发的方向。
综上所述，PEM的制备、结构和性能都对DMFC性能有着重要的影响。PEM的研究和制备是DMFC技术发展的重要方向之一，希望通过持续的研究和开发，能制备出性能更好、成本更低的PEM，从而推动DMFC技术的实际应用。