燃料電池陰離子交換膜制備及性能研究.pdf

1、本文設計了一種多官能團離子交換膜制備方法，通過在單體中引入兩個官能團提高單位體積內離子交換容量(IEC)，從而提高離子傳導率。利用密度泛函數(DTF)理論計算反應能壘，計算得到雙季銨化單體中活性位點的反應能壘相近，證明分子結構設計合理，雙季銨化結構單體制備方法可行。
　　以計算結果為依據，以降冰片烯二酸酐(NA)為原料，通過酰胺化反應、還原反應和季銨化反應制備了雙官能團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)結構進行了表征，對制備的五種類型的離子交換膜進行各項性能進行了測試，發(fā)現交聯(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構連接成網狀結構，使分子結構更加緊密，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、學性能發(fā)現，AEM-F膜的氫氧根離子傳導率在25℃為64.79mS·cm-1，接近同等條件下PEM Nation117的質子傳導率，遠高于同類型陰離子交換膜(AEMs)氫氧根離子(OH-)的離子傳導率。
　　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，表現出優(yōu)異的氣體阻隔性，最大功率密度達到151.36mW·cm-2。然后結合催化劑用量、氣體流量和電池溫度下電池的極化曲線和功率密度測試