燃料電池陰離子交換膜制備及性能研究.pdf

1、本文設(shè)計了一種多官能團(tuán)離子交換膜制備方法，通過在單體中引入兩個官能團(tuán)提高單位體積內(nèi)離子交換容量(IEC)，從而提高離子傳導(dǎo)率。利用密度泛函數(shù)(DTF)理論計算反應(yīng)能壘，計算得到雙季銨化單體中活性位點的反應(yīng)能壘相近，證明分子結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，雙季銨化結(jié)構(gòu)單體制備方法可行。
　　以計算結(jié)果為依據(jù)，以降冰片烯二酸酐(NA)為原料，通過酰胺化反應(yīng)、還原反應(yīng)和季銨化反應(yīng)制備了雙官能團(tuán)降冰片烯衍生物單體，采用開環(huán)易位聚合(ROMP)制備了季銨型聚

2、降冰片烯系列陰離子交換膜。通過核磁氫譜(1HNMR)和紅外光譜(FTIR)對降冰片烯衍生物單體和聚合物(L-x、AEM-x)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，對制備的五種類型的離子交換膜進(jìn)行各項性能進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)交聯(lián)型膜比線型膜具有更強的機械強度和更低的吸水溶脹率，這主要是因為交聯(lián)單體的引入使聚合物線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使分子結(jié)構(gòu)更加緊密，隨著交聯(lián)單體引入，拉伸強度從6.19MPa提高到15.18MPa，溶脹率從29.26％降到12.45％。分析電化

3、學(xué)性能發(fā)現(xiàn)，AEM-F膜的氫氧根離子傳導(dǎo)率在25℃為64.79mS·cm-1，接近同等條件下PEM Nation117的質(zhì)子傳導(dǎo)率，遠(yuǎn)高于同類型陰離子交換膜(AEMs)氫氧根離子(OH-)的離子傳導(dǎo)率。
　　選取AEM-F膜制備膜電極(MEA)并組裝單電池，電池開路電壓在1.02-1.06V之間，表現(xiàn)出優(yōu)異的氣體阻隔性，最大功率密度達(dá)到151.36mW·cm-2。然后結(jié)合催化劑用量、氣體流量和電池溫度下電池的極化曲線和功率密度測試