咪唑鎓化聚砜共混氫氧根交換膜的制備與性能.pdf

1、氫氧根離子交換膜燃料電池在堿性環(huán)境下工作，與質(zhì)子交換膜燃料電池相比，具有氧化反應(yīng)速率高、燃料滲透率低等優(yōu)點(diǎn)。氫氧根離子交換膜是其核心部件，決定著燃料電池的性能。目前氫氧根離子交換膜的離子傳導(dǎo)率較低，不能滿足燃料電池的需要。因此，致力于提高氫氧根離子交換膜傳導(dǎo)率的研究越來(lái)越受學(xué)者們的關(guān)注。本文以聚砜為基材，合成并制備了咪唑鎓化聚砜膜，并通過(guò)共混的方法，制備了一系列高性能的咪唑鎓化聚砜氫氧根離子交換膜。
　　本文通過(guò)對(duì)聚砜(PSf)氯

2、甲基化后與1，2-二甲基咪唑反應(yīng)，合成了咪唑鎓化聚砜PSf-DImCl。1H NMR譜圖表明成功合成了PSf-DImCl。隨后通過(guò)溶液澆鑄法制備了PSf-DImCl膜，而后浸泡在NaOH溶液中進(jìn)行堿化，制成了PSf-DImOH膜。膜的吸水率、溶脹度及氫氧根傳導(dǎo)率都隨著離子交換容量(IEC)和溫度的提高而增大。隨著IECm從0.53mmol g-1升高到1.20mmol g-1，20℃時(shí)的氫氧根傳導(dǎo)率從8.3mS cm-1升高到35.2m

3、Scm-1，溶脹度從10.3％增大到22.1％。IEC為1.20mmolg-1的膜在60℃條件下的離子傳導(dǎo)率達(dá)到65.7mS cm-1。
　　采用疏水的PSf與PSf-DImOH共混制膜，利用PSf的強(qiáng)疏水性改善親水-疏水微相分離結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)膜的離子傳導(dǎo)率。共混膜的水吸收率、溶脹度、離子傳導(dǎo)率隨PSf加入量的增加而降低，但均高于原膜。當(dāng)PSf與CMPSf的質(zhì)量比為1/20時(shí)，其離子傳導(dǎo)率在20℃下達(dá)到45.3 mS cm-1，60

4、℃條件下高達(dá)71.2 mS cm-1。但其溶脹度也有所增加，在20℃和60℃下的溶脹度分別為29.7％和69.8％。當(dāng)共混比例高于2/5時(shí)，由于PSf與PSf-DImOH的相溶性較差，出現(xiàn)了膜不均勻的現(xiàn)象。
　　為解決PSf與PSf-DImOH相溶性差的問(wèn)題，采用低取代度(26％)的PSf-DImOH代替PSf，與高取代度的PSf-DImOH共混，制備了PSf-DImOH共混膜。得到的PSf-DImOH共混膜的離子傳導(dǎo)率等性能也隨