目前，化石燃料是通過蒸汽轉化生產(chǎn)H2的主要來源（圖1）。但這一工藝的缺點是會產(chǎn)生大量溫室氣體，包括副產(chǎn)品二氧化碳。根據(jù)原料的質量，每生產(chǎn)一噸H2會產(chǎn)生9-12噸CO2。從二氧化碳中分離出H2在熱力學上是非自發(fā)的，沒有外部能源的輸入是不可能實現(xiàn)的。因此，開發(fā)高效的H2和CO2分離技術對于生產(chǎn)高純度和廉價的H2至關重要。通常，二氧化碳是通過低溫蒸餾或變壓吸附工藝分離出來的。在低溫蒸餾過程中，氣體被冷卻到非常低的溫度，從而使二氧化碳液化并分離出來。另一方面，變壓吸附法的工作原理是：在高壓下，氣體傾向于吸附在固體上，當壓力降低時，氣體被解吸。由于H2的吸附率不同于CO2，因此H2可以被凈化。雖然這些方法通常能得到高純度的H2，但它們需要消耗大量能源（需要非常高或非常低的溫度），而且涉及復雜的操作和維護。PBI塑料吸收水分后性能會降低。上海PBI注塑批發(fā)

“未固化”層壓板（圖9）采用高壓固化，所需時間和/或溫度較低，可形成牢固的層壓板。DMTA測定的8000gmol^(-1)活性PBI和20000gmol^(-1)PBI的未固化Tg值分別為379℃和378℃。8000gmol^(-1)PBl的tanδ峰幅度較大，這可能是由于低分子量聚合物的鏈流動性較大。兩種“未固化”PBl樣品在橡膠平臺區(qū)后模量均有所增加，這可能是由于固化所致。8000gmol^(-1)固化層壓板的tanδ峰值比20000gmol^(-1)固化PBl的tanδ峰值高8℃（Tg為461℃對453℃）。更高的Tg可以解釋8000gmol^(-1)“活性”PBl的優(yōu)異高溫性能，8000gmol^(-1)PBI的tanδ峰值較小可能是由于該樣品的交聯(lián)密度較高。上海PBI無油軸套價位PBI塑料的瞬間耐受溫度高達760度。

盡管用于H2/CO2分離的聚合物基膜具有諸多優(yōu)點，但其在工業(yè)應用中的發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn)，其中較重要的是塑化和高溫下的低穩(wěn)定性。玻璃聚合物具有剛性，因此可抗塑化并在高溫下保持穩(wěn)定，是合適的選擇。有人建議使用聚苯并咪唑（PBI）進行H2/CO2分離，這是一種符合上述要求的特種聚合物。它在高溫下（玻璃轉化溫度，Tg=425-435℃）穩(wěn)定，具有較高的H2/CO2本征選擇性，并且由于具有高硬度結構和致密的鏈包裝，預計可以承受塑化。然而，氣體分子通過PBI的傳輸速率非常緩慢，這也是由于它具有使其更耐塑化的相同特性。改善其滲透性的方法包括與滲透性更強的聚合物混合、改變其化學結構以及在聚合物基體中添加填料。

PBI分子量和端基改性：上述討論表明，PBl預浸料的固化需要相對嚴苛的條件。我們的目標是設計一種PBI預浸料，該預浸料可在標準生產(chǎn)環(huán)境的設備限制內(nèi)固化（即高壓釜可處理2.07MPa(300psi)），但保持與PBI相關的出色短期高溫性能。我們的方法是通過使用較低分子量的PBI和/或封端聚合物來降低聚合物粘度。由于標準配方中的PBl聚合物是“活性”聚合物，因此推測高固化溫度會導致固化過程中聚合物分子量增加，從而降低聚合物流量。通過降低反應時間和溫度來改變活性聚合物的分子量。后續(xù)實驗中使用分子量約為8000gmol^(?1)的“活性”PBl聚合物。苯甲酸苯酯用作封端劑。計算添加的封端劑量，使分子量分別為8000和12000gmol^(?1)。這些聚合物也用于后續(xù)實驗。分子量是通過DMAc中的特性粘度測量確定的。下面給出了一個示例程序。PBI 塑料可用于制造精密模具，保證模具的精度和使用壽命。

交聯(lián)：通過增強鏈剛度和減少自由體積，交聯(lián)可以改變聚合物的納米結構，提高其尺寸吸收能力，而不會明顯影響H2的滲透性，尤其是在高溫條件下。在溫和條件下將m-PBI薄膜浸泡在對苯二甲酰氯溶液中不同時間，以獲得不同程度的交聯(lián)，從而開發(fā)出多種交聯(lián)膜（圖9a）。在略微降低H2滲透性的同時，交聯(lián)改性降低了CO2吸附性，從而較大程度上提高了H2/CO2選擇性（a）對苯二甲酰氯交聯(lián)m-PBI的擬議反應機理。(b)m-PBI和使用對苯二甲酰氯交聯(lián)6小時（XLPBI-6H）的m-PBI在不同溫度下的H2/CO2分離性能；數(shù)據(jù)點從左到右依次為35、100、150和200℃。(c)PBI-H3PO4復合物的擬議質子轉移和氫鍵。采用類似的方法，以1,3,5-三（溴甲基）苯為交聯(lián)劑，對m-PBI薄膜進行化學交聯(lián)。膜交聯(lián)了24小時，通過改變交聯(lián)劑的濃度實現(xiàn)了不同程度的交聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)，增加交聯(lián)度會降低自由體積，從而明顯降低二氧化碳的溶解度和擴散度，而H2的滲透率只略有下降。PBI塑料成為燃料電池行業(yè)高溫膜電極組件的供應商。上海PBI注塑批發(fā)

芳基PBI在高達538℃的溫度下仍能保持穩(wěn)定。上海PBI注塑批發(fā)

可以使用酸摻雜作為一種交聯(lián)方法來增強m-PBI膜的尺寸篩分能力。研究人員特別使用H3PO4和H2SO4作為聚丙烯酸來交聯(lián)m-PBI薄膜（圖9c）。通過改變交聯(lián)溶液中0.05至1.0wt%的酸濃度，可獲得不同的摻雜水平。交聯(lián)膜在200℃下仍很穩(wěn)定，在150℃下的H2/CO2選擇性高達140，令人印象深刻。他們還進一步測試了膜的耐久性，結果表明膜在高溫下可穩(wěn)定運行120小時。同一研究小組的Hu等人建議使用草酸（OA）和反式烏頭酸（TaA）進行m-PBI交聯(lián)。他們發(fā)現(xiàn)，酸摻雜對氣體溶解度的影響并不明顯，而且主要通過提高擴散選擇性來改善H2/CO2分離性能。表2總結了文獻中報道的交聯(lián)m-PBI膜的性能。上海PBI注塑批發(fā)