季膦化陰離子交換膜的制備及性能研究.pdf

1、陰離子交換膜燃料電池在堿性環(huán)境中工作，具有燃料氧化速率快，滲透率低和可用非貴金屬催化劑等優(yōu)點，有著潛在的應用前景。然而陰離子交換膜存在著穩(wěn)定性和機械強度較差的不足之處，限制了陰離子交換膜的應用和使用壽命，阻礙了陰離子交換膜的進一步發(fā)展。在不損失膜電導率性能的前提下，制備高穩(wěn)定性和高機械強度的陰離子交換膜材料是一個重要的研究方向。
　　研究比較廣泛的陰離子交換膜材料主要以季胺類聚合物為主，但是由于季胺基團分子量一般較小，熱穩(wěn)定性低，

2、在堿性環(huán)境中穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生降解反應，限制了該類膜的發(fā)展和實際應用。而帶有苯環(huán)結構的季膦化陰離子膜材料，具有較強的耐堿性和機械強度，呈現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性能。
　　本文以聚砜為基體材料，經(jīng)過氯甲基化-季鹽化-堿化過程制備了季膦化和季胺化的聚砜陰離子膜，并對這兩類陰離子交換膜的理化性能進行了綜合比較。采用相同氯甲基化(66％)的聚砜制得的膜材料，季膦化聚砜膜在20-80℃時的電導率為1.6-13.8mScm-1，高于季胺化聚砜膜的電

3、導率（1.0-6.0mScm-1）;季膦化聚砜膜在室溫下的拉伸強度為25.6MPa，高于季胺化聚砜膜的拉伸強度(19.7MPa)。對季膦化聚砜膜的耐堿性能也進行了研究，將膜浸于60℃的1M KOH溶液中276h，室溫下測定其拉伸強度，依然保持在21MPa，說明季膦化聚砜膜具有良好的耐堿性。
　　在通常制備季胺陰離子膜過程中，氯甲基化過程時間比較長，一般需要60h左右。同時，氯甲基化過程中經(jīng)常需要用到劇毒的氯甲基化試劑——氯甲基甲醚