用于堿性燃料電池的咪唑鹽型陰離子交換膜的制備及性能研究.pdf

1、堿性陰離子交換膜燃料電池結(jié)合了傳統(tǒng)堿性燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池的優(yōu)點：燃料和氧化劑在堿性環(huán)境中具有較高的反應(yīng)活性，不但可以使用低載量的貴金屬催化劑，還可以用非貴重金屬作為電極催化劑；由于采用了聚合物陰離子交換膜作為電解質(zhì)，電池避免了受空氣中CO2影響有碳酸鹽析出和電解質(zhì)滲漏等問題的困擾；堿性陰離子膜燃料電池中電滲透方向是由陰極到陽極，這就簡化了電池水管理和抑制了燃料滲透的問題。
　　 作為堿性陰離子交換膜燃料電池的關(guān)鍵組成部

2、件之一，陰離子交換膜起到傳導(dǎo)OH-和分隔陰陽極室的功能，高性能的陰離子交換膜是保障堿性陰離子膜燃料電池高效和長使用壽命的關(guān)鍵，基于燃料電池對陰離子交換膜的迫切需求及高的性能要求，本論文開展了以下研究：
　　 (1)以氯甲基苯乙烯(VBC)和1-甲基咪唑為原料，合成了一種可聚合的鹵代咪唑鹽1-(4-乙烯基芐基)-3-甲基氯化咪唑([VBMI]C1)，該咪唑鹽有極強的親水性，因含有不飽和的雙鍵，可與其他單體發(fā)生聚合反應(yīng)。
　　

3、 (2)將合成的[VBMI]C1分別與苯乙烯、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)進行自由基共聚合反應(yīng)，得到聚合物經(jīng)過相轉(zhuǎn)化法成膜后再在堿液中進行離子交換，得到了一系列新型的含有咪唑陽離子的OH-型陰離子交換膜。本論文以基于[VBMI]C1和苯乙烯的陰離子交換膜作為主要研究對象，進行了一系列測試表征：通過TGA測試表明，該陰離子交換膜表現(xiàn)出較高的熱穩(wěn)定性，膜的初始熱降解溫度在230℃左右；通過測試膜的含水率、IEC及電導(dǎo)率表明，該OH-型陰離子

4、交換膜的含水量、離子交換容量和電導(dǎo)率均隨著膜中咪唑陽離子基團含量增加而增加，膜的含水量的變化為26.1～61.9％，離子交換容量為0.95～1.45mmolg-1，膜的電導(dǎo)率在30℃下為0.47～1.24×10-2Scm-1，另外隨著溫度的升高膜的電導(dǎo)率也隨之增加；將該膜樣品分別浸泡在2～10M NaOH溶液60℃下120h后，測試膜的電導(dǎo)率依然良好；通過考察基于VBMI]C1和苯乙烯的陰離子交換膜與基于[VBMI]C1和BMA的陰離子