新型穴醚聚磷腈膜的制備及用于堿性燃料電池的性能研究.pdf

1、隨著能源和環(huán)境問題的日漸嚴峻，開發(fā)新型能源供應(yīng)技術(shù)是解決這一問題的關(guān)鍵。燃料電池作為一種高效清潔可再生的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備而被廣泛關(guān)注。堿性陰離子交換膜燃料電池由于較強的電化學(xué)動力學(xué)和廉價的非貴金屬催化劑展現(xiàn)出卓越的性能。陰離子交換膜作為陰離子交換膜燃料電池的核心功能部件之一，面臨著堿穩(wěn)定性差和離子傳導(dǎo)率較低的問題。因此，尋找合適的聚合物主鏈和陽離子基團來增強膜的堿穩(wěn)定性和提高膜的離子傳導(dǎo)率尤為關(guān)鍵。
　　本文利用聚磷腈骨架易被化學(xué)改性

2、和負載陽離子密度大的特點，以及穴醚基團對金屬陽離子絡(luò)合能力極強的優(yōu)點，制備并表征了三種負載羥甲基-[2，2，2]-穴醚(HDME)和氮雜羥乙基-[2,2，2]-穴醚(PADE)的新型聚磷腈陰離子交換膜，并對它們的各項性能進行了探索。
　　1.通過Williamson合成法，合成了HDME作為負載基團，聚二氯磷腈為聚合物骨架的陰離子交換膜PHDME-POH-x。接枝HDME比例為45％的PHDME-POH-45在25℃時的離子交換容

3、量為1.64mmol/g，相應(yīng)的水吸收和溶脹率為134.7％和81.4％。在80℃時的離子傳導(dǎo)率為43.6mS·cm-1。將陰離子交換膜在2M的KOH溶液中浸泡1000h，發(fā)現(xiàn)其傳導(dǎo)率和離子交換容量基本沒有變化，表明其具有良好的堿穩(wěn)定性。
　　2.以同樣的方法合成了以PADE作為負載基團，聚二氯磷腈為聚合物骨架的陰離子交換膜PPADE-POH-x。接枝PADE比例為45％的PPADE-POH-45在25℃時的離子交換容量為1.43

4、mmol/g，相應(yīng)的水吸收和溶脹率為110.6％和76.3％。在80℃時的離子傳導(dǎo)率為44.9mS·cm-1。將陰離子交換膜在2M的KOH溶液中浸泡1000h，發(fā)現(xiàn)其傳導(dǎo)率和離子交換容量基本沒有變化，表明其具有良好的堿穩(wěn)定性。
　　3.為提高陰離子交換膜的機械性能，將負載HDME的聚磷腈聚合物與PVA共混，后與戊二醛交聯(lián)成膜，得到一系列PHDME-PVA復(fù)合膜。當PHDMEP穴醚聚合物在體系中所占比例達到40％時綜合性能最佳，在8