除了上述两种常用的商用交换膜，研究者们也致力于研发新型阳离子交换膜，并有了成功的应用。例如活性炭不锈钢隔膜（SS），相关实验测得采用MFC的功率密度峰值达到910 mW /m2左右而相同状态下的质子交换膜为700 mW /m2功率输出均优于目前MFC常用的分离膜，而且阻力小，成本也较低[9]。也有磺化聚酰亚胺、磺化聚芳醚砜、聚苯[10,11]及Hyflon阳离子交换膜用于MFC的报道。芳香族聚酰亚胺具有优良的热稳定性和机械强度、优异的成膜性和耐溶剂性，以这种材料为基体制备的磺化聚酰亚胺质子交换膜大都具有导电性好，热稳定性高和氧化稳定性较好的优点。Hyflon[12]是四氟乙烯（TFE）和一个具有较短侧链的全氟磺酰氟代二乙烯基醚的共聚物。与Nafion膜相比，具有较高的离子导电率和较好的化学稳定性，但是内阻较高。Hyflon膜MFC产生的功率是Nafion膜MFC的两倍。关于聚芳醚砜，Kim[13]等通过十氟苯砜与六氟双酚A亲核取代，再与3-乙炔基苯酚反应，制备了乙炔基封端的含氟聚芳醚砜，测试表明，膜的甲醇透过率要比Nafion117低一个数量级，膜在水中也具有较好的有溶胀性能，常温下的溶胀率仅为Nafion117的1/2-2/3，同时膜在80 ℃下的质子导电率达到了100 mS/cm，达到了燃料电池运行的最低要求，有望在微生物燃料电池中有广泛应用。磺化聚芳醚砜具有良好的机械性能、化学稳定性及质子导电率，且合成线路简单，成本低廉，已经在氢氧燃料电池中得到了广泛的研究和应用。磺化聚芳醚砜阳离子交换膜的发电性能与Nafion膜类似，在较高的离子交换容量时可以与Nafion膜相比，但高温下易胀。为了克服这种缺点，研究者们借鉴Nafion膜亲水-疏水相分离结构，使得膜在有着较高的导电率时也有着很好的尺寸稳定性。例如Guiver[14]将含有磺酸基团的脂肪侧链引入主链聚芳醚聚合物中，得到的膜有较低的吸水率和良好的尺寸稳定性。Zhao[15]合成了一种在每个主链中含1-2个磺酸基团的侧链型磺化聚芳醚砜膜，有着很高的导电率，却有着较低的溶胀性。可见侧链型磺化聚芳醚砜阳离子交换膜有着不错的前景。如Myung[16]的研究小组合成一些侧链型磺化聚芳醚砜，通过性能测试表明，这类膜有着较高的质子导电率及尺寸稳定性，在相对湿度50%、80 ℃时的质子电导率达到了28 mS/cm，与Nafion112的质子电导率水平相当，但溶胀率仅为Nafion112的1/2-2/3，在低湿度（50% RH）70 ℃下的最大功率达到了826 mW/cm2。此外，磺化聚芳醚砜膜的结构有多种，例如嵌段式聚芳醚砜阳离子交换膜具有较高的导电率但在尺寸稳定性方面有较明显的下降[17,18,19]。还有一种共混膜，将N型和T型的聚芳醚砜进行共混处理，使得膜的尺寸稳定性得到提高。

1。4本研究的目的及意义

    微生物燃料电池可以利用微生物在降解环境有机废物，如糖类、蛋白质及有机废水的同时获得电能。与其它燃料电池技术相比，如何加快MFC的启动、增大产电功率及实现长期稳定运行是规模化应用前需解决的问题。现如今已商业化的阳离子交换膜成本高并且都有一定的缺陷，但磺化聚芳醚的良好性能以及较低的成本，使得我们有机会以其为基础，研制具有自己技术的更高性能阳离子交换膜并逐渐使其商业化，在未来的微生物燃料电池中有更好的应用前景。本研究拟制备一类侧链为二磺化萘醚主链含氟的聚芳醚类阳离子交换膜，并将其应用于MFC，探讨其作为分离膜应用的潜力。

2实验材料与实验方法

2。1实验仪器与设备

本实验所用仪器设备如表1所示。

表1 实验所需仪器设备及厂家型号

仪器名称