基于柔性鏈聚合物陰離子交換膜的制備與性能研究.pdf

1、堿性陰離子交換膜燃料電池是一種將燃料中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，由于其廣泛的應用及在解決能源和環(huán)境危機領域中顯示出的巨大潛能，受到極大關注。這種燃料電池與其他燃料電池尤其是質(zhì)子交換膜燃料電池相比，擁有顯著優(yōu)勢。例如，通過轉(zhuǎn)換工作離子從H+到OH-，無需貴金屬作為電催化劑，因此改善了電極成本和使用壽命。另外，由于其碳氫燃料氧化過電位低，降低了燃料的透過率，使得供給燃料范圍更廣泛，如甲醇、乙醇、乙二醇等。這些優(yōu)勢使得堿性陰離子交

2、換膜燃料電池極具商業(yè)化前景。堿性燃料電池發(fā)展的關鍵技術在于綜合性能優(yōu)良的堿性陰離子交換膜。堿性膜聚合物電介質(zhì)通過將帶正電的陽離子基團連接到聚合物主鏈上的方式，從而能夠傳遞OH-。目前，適用于堿性燃料電池實際應用的具有高的離子傳導率、良好的機械性能、理想的韌性和優(yōu)異的使用壽命仍然是堿性膜發(fā)展的方向。因此，本文采用脂肪族聚合物為基體材料通過兩種不同途徑分別制備了一系列導電率和耐堿穩(wěn)定性優(yōu)良的堿性陰離子交換膜。通過核磁共振氫譜和傅里葉轉(zhuǎn)換紅外

3、光譜對其結構進行了表征。通過熱重分析對堿性膜的耐熱穩(wěn)定性進行測試。為了評價堿性膜在燃料電池使用中的性能，對導電率、離子交換容量、吸水率、溶脹度和耐堿穩(wěn)定性進行了研究。
　　制備新型的由胍基功能化改性的堿性陰離子交換膜。由于該堿性膜的陽離子基團2-芐基-1,1,3,3-四甲基胍大的空間位阻及穩(wěn)定的共振結構，使得其在60℃的1 M NaOH溶液條件下40 d時間顯示出良好的耐堿穩(wěn)定性，其具備較高的離子傳導率，室溫下為3.21×10-2

4、 S/cm，80℃下為6.48×10-2 S/cm。該堿性膜在拉伸測試中，拉伸強度為15.5 MPa，彈性模量99.1 MPa，斷裂伸長率100.7%,說明制備的胍基改性SEBS堿性陰離子交換膜綜合性能良好。
　　以乙烯基咔唑、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈和實驗室自制的由二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺和溴代十二烷（溴代十六烷）反應得到的不飽和長鏈烷基季銨鹽共聚合，制備堿性陰離子交換膜。該堿性膜室溫下導電率為3.38×10-2 S/cm，80℃