聚砜-功能化粒子雜化膜制備與陰離子傳遞強(qiáng)化.pdf

1、陰離子膜燃料電池（AEMFCs）作為新一代離子交換膜燃料電池，由于其可使用非貴金屬作為催化劑，對電極材料的耐受性要求較低以及具有較低的燃料透過率等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為燃料電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。陰離子交換膜作為AEMFCs的核心部件，在電池整體性能方面有著舉足輕重的作用。本論文分別制備了咪唑鎓化石墨烯，季銨化分子刷微球和氯甲基化分子刷微球，然后將其填充到聚砜膜材料中制備了雜化膜。通過增加膜內(nèi)離子傳遞位點(diǎn)，優(yōu)化雜化膜的吸水溶脹性能，構(gòu)建連續(xù)的離子傳

2、遞通道，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化陰離子傳遞特性的目標(biāo)。
　　1、利用沉淀聚合的方法制備了咪唑鎓化石墨烯（ImGO），將其填充到咪唑鎓化聚砜（ImPSU）基質(zhì)中制備了ImPSU/ImGO雜化膜。大量的咪唑鎓鹽離子基團(tuán)提高了雜化膜的離子交換容量，促進(jìn)了膜內(nèi)離子傳遞的效率；同時ImGO二維材料的連續(xù)物理結(jié)構(gòu)，有助于在膜內(nèi)構(gòu)建連續(xù)的高效離子傳遞通道，進(jìn)一步強(qiáng)化膜的離子傳導(dǎo)能力。室溫下 ImPSU/ImGO-0.2雜化膜的氫氧根離子傳導(dǎo)率達(dá)到22.02 m

3、S cm-1，相比于純膜提高了110％，48 h后堿穩(wěn)定性比純膜提高了近8倍。
　　2、利用沉淀聚合和原子自由基轉(zhuǎn)移聚合的方法制備了直徑約400 nm的季銨化分子刷微球（QABNPs），將其填充到咪唑鎓化聚砜（ImPSU）基質(zhì)中制備了ImPSU/QABNPs雜化膜。QABNPs表面大量的的親水性的季銨化苯乙烯長鏈延伸到ImPSU高分子基質(zhì)中，兩者之間可形成較強(qiáng)的親水相互作用，不僅有利于創(chuàng)建高效有序的離子傳遞通道，還具有抑制高溫下膜

4、吸水溶脹的功能。QABNPs填充量為5 wt%的雜化膜60℃下的溶脹度為19.62%，相比于純膜下降22%。ImPSU/QABNP-1.0雜化膜的氫氧根離子傳導(dǎo)率最高，30℃飽和濕度下的氫氧根離子傳導(dǎo)率高達(dá)38.33 mS cm-1，是純膜的2.67倍。
　　3、利用沉淀聚合和原子自由基轉(zhuǎn)移聚合的方法制備了直徑約140 nm的氯甲基化分子刷微球（CMBNPs），將其填充到聚砜（PSU）基質(zhì)中，并進(jìn)一步季銨化，制備了交聯(lián)型 PSU/