堿性燃料電池用多氟聚噁二唑芳醚陰離子交換膜的制備與表征.pdf

1、燃料電池是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成為電能的發(fā)電裝置,具有高效率、高能量密度及環(huán)境友好等特點(diǎn),被認(rèn)為是最有前景的電源裝置。堿性電解質(zhì)膜燃料電池因兼具質(zhì)子交換膜燃料電池與傳統(tǒng)堿性燃料電池的優(yōu)勢而逐漸得到廣泛關(guān)注。與質(zhì)子交換膜燃料電池相比,堿性電解質(zhì)膜燃料電池通過從酸性環(huán)境轉(zhuǎn)化為堿性環(huán)境,具有解決催化劑的高成本和低可持續(xù)性問題的潛力,同時(shí)還具有高的功率和能量密度。
　　聚電解質(zhì)膜是燃料電池的關(guān)鍵部件,它起到將燃料與氧化劑分隔開,但傳導(dǎo)活性

2、離子使電池形成有效回路,并且負(fù)載催化劑的作用。堿性電解質(zhì)膜燃料電池用陰離子交換膜需具有高的離子傳導(dǎo)率、合適的吸水率、足夠的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。然而,目前仍然沒有一種適用于堿性電解質(zhì)膜燃料電池的商業(yè)化陰離子交換膜。為了得到高性能的陰離子交換膜,本文選擇多氟聚噁二唑芳醚作為膜的基本材料,采用NBS作為溴化試劑對聚合物進(jìn)行鹵甲基化,分別用三甲胺和N-甲基咪唑?qū)ζ溥M(jìn)行季銨化,成功地制備了兩個(gè)不同系列的陰離子交換膜。具體的工作如下:
　　

3、1.以四甲基雙酚A和十氟苯并噁二唑?yàn)閱误w、K2CO3為催化劑,在室溫下進(jìn)行縮合聚合,合成了較高分子量的線性聚合物,并考察了反應(yīng)時(shí)間對聚合物分子量及分子量分布的影響;采用NBS為溴化試劑對聚合物進(jìn)行功能化,考察了NBS/聚合物結(jié)構(gòu)單元投料比對溴化率的影響;運(yùn)用核磁、紅外光譜和GPC對聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,用TG研究了聚合物的熱穩(wěn)定性能。
　　2.用三甲胺水溶液(33％)作為季銨化試劑,通過均相胺化法對溴甲基化聚合物進(jìn)行季銨化,成功

4、地制備了季銨型陰離子交換膜(QFPAEO-x);運(yùn)用核磁、紅外光譜對QFPAEO-x膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;分別考察了離子交換容量、溫度對QFPAEO-x膜的離子傳導(dǎo)率、吸水率、溶脹率的影響;對膜的溶解性和熱穩(wěn)定性能也進(jìn)行了表征。
　　3.用N-甲基咪唑作為胺化試劑,將溴甲基化聚合物季銨化,成功地制備了基于咪唑鹽的聚電解質(zhì);運(yùn)用核磁、紅外光譜對其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征;將聚電解質(zhì)溶解在DMF中配制成5 wt.%的溶液,通過流延法成膜,制備了