燃料電池用聚苯乙稀基固體電解質(zhì)膜的合成與表征.pdf

1、高分子固體電解質(zhì)(SPE)作為聚合物電解質(zhì)膜應(yīng)用在燃料電池中，起著分隔燃料和氧化劑、傳導(dǎo)離子和絕緣電子的作用，堿性聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(APEMFC)是近年來(lái)燃料電池發(fā)展的一個(gè)重要方向。與質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)相比，它具有成本低、電池系統(tǒng)簡(jiǎn)單和電氧化反應(yīng)速率在堿性介質(zhì)中快等優(yōu)點(diǎn)，引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。但由于OH離子體積大，活動(dòng)能力不到H+離子的1/3，離子電導(dǎo)率不及質(zhì)子交換膜，所以制備高電導(dǎo)率的堿性聚合物電解質(zhì)膜對(duì)APE

2、MFC的研究和應(yīng)用具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 聚苯乙烯(PS)樹脂是陰離子交換樹脂的常用材料，具有成本低、分子組成可設(shè)計(jì)、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種較理想的堿性聚合物電解質(zhì)膜的基體材料。但其可加工性差和電導(dǎo)率低是阻礙其在燃料電池領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵因素。本論文通過(guò)在苯乙烯/對(duì)氯甲基苯乙烯(CMS)共聚物主鏈上引入甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)制備堿性聚合物電解質(zhì)(APE)前驅(qū)體，通過(guò)季銨化和離子交換制備了堿性聚

3、合物電解質(zhì)膜，對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征和分析，并組裝成膜電極進(jìn)行燃料電池性能測(cè)試。通過(guò)以上研究，我們得到了如下結(jié)論:
　　 (1)采用自由基共聚的方法合成了苯乙烯-對(duì)氯甲基苯乙烯共聚物，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了分析。研究表明，隨反應(yīng)物中CMS含量的增加，共聚物CMS單元的摩爾分?jǐn)?shù)逐漸增大，共聚物CMS單元的摩爾分?jǐn)?shù)與投料比基本吻合。
　　 (2)通過(guò)分子設(shè)計(jì)，加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯可以有效改善二元共聚物的力學(xué)性能。并

4、且苯乙烯、對(duì)氯甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯的摩爾比為25∶10∶25∶40，得到的聚合物綜合性能較好。
　　 (3)通過(guò)季胺化反應(yīng)、離子交換制備了OH型陰離子交換膜。季胺化反應(yīng)后薄膜的含水量提高，電導(dǎo)率在室溫下最高達(dá)到3.07×10-3S/cm，離子交換容量IEC為0.81mmol/g。薄膜干態(tài)下強(qiáng)度達(dá)到17.40MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為13.41％;濕態(tài)下為7.39MPa，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到129.28％。
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