堿性膜燃料電池用新型聚苯醚陰離子交換膜的制備與表征.pdf

1、燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有能量密度高、燃料多樣、對環(huán)境友好、方便攜帶等優(yōu)點(diǎn)，有著廣泛的應(yīng)用前景。
　　 陰離子交換膜是堿性膜燃料電池的重要組成部件之一。本論文的研究工作主要為制備和表征具有良好電學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能的新型聚苯醚陰離子交換膜，主要工作如下:
　　 1、制備了陽離子化咪唑鎓聚2，6-二甲基-1，4-苯醚陰離子交換膜，并對其性能進(jìn)行了表征。以

2、聚2，6-二甲基-1，4-苯醚為原料，經(jīng)N-溴代丁二酰亞胺進(jìn)行溴取代后，與N-甲基咪唑按不同投料比進(jìn)行反應(yīng)，制備了一系列陽離子化咪唑鎓聚2，6-二甲基-1，4-苯醚樹脂，對溴代聚2，6-二甲基-1，4-苯醚、陽離子化咪唑鎓聚2，6-二甲基-1，4-苯醚進(jìn)行了ATR-IR、1H NMR表征。用溶液澆注的方法制備了陽離子化咪唑鎓聚2，6-二甲基-1，4-苯醚膜。通過交流阻抗、拉伸實(shí)驗(yàn)和熱重分析等手段考察了膜的電化學(xué)性能、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、

3、抗堿性等各項(xiàng)性能。測試結(jié)果顯示該系列膜的離子交換容量最高達(dá)到了1.52 mmol g-1，OH-傳導(dǎo)率最高為36.8mS cm-1，電化學(xué)性能良好。膜的初始分解溫度達(dá)到了170℃，高于普遍運(yùn)用在陰離子交換膜中的季銨基團(tuán)(120℃)。在2mol L-1的NaOH溶液中浸泡192h后，傳導(dǎo)率下降最多為25％，表現(xiàn)出良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
　　 2、制各并表征了以陽離子化咪唑鎓聚2，6-二甲基-1，4-苯醚與聚乙烯醇為原料共混的陰離子交換

4、膜。將陽離子化咪唑鎓聚2，6-二甲基-1，4-苯醚按不同比例與聚乙烯醇進(jìn)行溶解共混，采用溶液澆注法制備了一系列共混陰離子交換膜。通過掃描電子顯微鏡、交流阻抗、拉伸實(shí)驗(yàn)和熱重分析等手段考察了膜的微觀形貌及各項(xiàng)性能。測試結(jié)果表明共混后的膜具有平整均一的外觀形貌，陽離子化咪唑鎓聚2，6-二甲基-1，4-苯醚與聚乙烯醇表現(xiàn)出了良好的相容性，離子交換容量最高為1.43mmol g-1，OH-傳導(dǎo)率達(dá)到了49.1 mS cm-1，同時具備了較好的力

5、學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性。
　　 3、制備了交聯(lián)型陽離子化咪唑鎓聚苯醚陰離子交換膜，并對其性能進(jìn)行了表征。將溴代聚2，6-二甲基-1，4-苯醚與N，N，N'，N'-四甲基-1，6-己二胺按不同比例進(jìn)行部分季銨化交聯(lián)反應(yīng)后得到的樹脂再與N-甲基咪唑進(jìn)行反應(yīng)，得到了部分交聯(lián)的樹脂，并對樹脂進(jìn)行了ATR-IR、1HNMR結(jié)構(gòu)表征。經(jīng)溶液澆注后得到了一系列交聯(lián)陰離子交換膜。采用交流阻抗、拉伸實(shí)驗(yàn)和熱重分析等手段考察了膜的各項(xiàng)性能。測試結(jié)果顯示