自交聯(lián)聚合物陰離子交換膜的制備及性能.pdf

1、燃料電池是未來新能源發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，堿性燃料電池由于燃料選擇范圍廣并且可以使用價格相對低廉的催化劑來替代質(zhì)子膜燃料電池中的鉑催化劑因此備受大家青睞。堿性陰離子交換膜和樹脂溶液作為堿性燃料電池的核心部件最近幾年一直是研究熱點，目前文獻報道的陰離子交換膜在離子傳導(dǎo)率和離子交換容量方面已經(jīng)能夠達到燃料電池正常運行的要求，然而在機械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性方面卻表現(xiàn)得不盡如人意。本論文在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上采用自交聯(lián)的方法成功的制備了自交聯(lián)型陰離子交

2、換膜和樹脂溶液，有效的提高了陰離子交換膜的機械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，具體工作內(nèi)容如下:
　　通過氯甲基化反應(yīng)，成功制備了氯甲基化聚芳醚酮(CMPPEK)和氯甲基化熱塑性彈性體(CMSEBS)，并對其結(jié)構(gòu)進行了表征。通過測試氯甲基化聚合物的熱穩(wěn)定性、溶解性和氯甲基化度，確定了兩種聚合物均適用于陰離子交換膜和樹脂溶液的制備。
　　采用二乙胺(DEA)做自交聯(lián)試劑、三乙胺(TEA)為季銨化試劑制備了二乙胺自交聯(lián)型堿性陰離子交換膜DE

3、A-SCAEM。通過考察二乙胺的加入量與陰離子交換膜含水率、溶脹度、離子交換容量、離子傳導(dǎo)率和機械穩(wěn)定性之間的關(guān)系，得出當二乙胺加入量為氯甲基基團摩爾數(shù)的10％時，陰離子交換膜各項理化指標較為均衡，性能良好。在此條件下陰離子交換膜的含水率和溶脹度分別為20.3％和16.5％，80℃環(huán)境溫度下的離子傳導(dǎo)率為0.06S/cm，膜質(zhì)量5％的熱失重溫度為238.3℃，拉伸強度和彈性模量分別為55.6MPa和1528.6MPa。
　　以氯甲

4、基化的熱塑性彈性體CMSEBS為基體，二乙胺(DEA)作自交聯(lián)試劑，三乙胺(TEA)作銨化試劑，制備了自交聯(lián)型陰離子交換樹脂溶液和交換膜膜(DEA-SCSEBS)，并對其結(jié)構(gòu)進行了表征。研究了陰離子交換膜中DEA的含量與陰離子交換膜的離子交換容量(IEC)、吸水率和溶脹度之間的關(guān)系，結(jié)果表明隨著DEA含量的增加，膜的吸水率和溶脹度顯著降低，當加入量為10％時，膜的吸水率、溶脹度、機械性能即滿足燃料電池的需求，為了盡可能提高陰離子膜和樹脂