用于燃料電池的陰離子交換膜的制備與表征.pdf

1、離子交換膜燃料電池由于高的能量轉換效率和環(huán)境友好性而成為備受關注的新能源技術。酸性質子離子交換膜(PEMs)和堿性陰離子交換膜(AEMs)作為聚電解質膜的關鍵部分，同時起著分離燃料和傳導離子的作用。
　　 目前，實現(xiàn)商業(yè)化的主要是PEMFC，使用的都是是具有高電導率和化學穩(wěn)定性含氟磺酸型離子交換膜(Nafion)，不過價格昂貴，所用的電催化劑的耐久性能差。如果將酸性介質改為堿性下，就可以在獲得高的能量效率的同時解決高成本、電催化

2、劑的耐久性差和甲醇滲透現(xiàn)象嚴重等問題。因為在堿性環(huán)境中，陰極氧氣的還原超電勢明顯下降，使得燃料電池性能較高、催化劑也相對較持久;此外陰極的動力學反應速度快，允許廉價催化劑的使用，這就大大地降低了燃料電池的成本。
　　 盡管陰離子交換膜AEM在應用上具有很大優(yōu)勢，但相對于Nafion膜，低的電導率會直接導致電池的性能這的降低，使得AEM的應用面臨著挑戰(zhàn)。目前研究比較多的是季銨鹽型的陰離子交換膜，(1)銨鹽的溶解性能不好使得多數的季

3、銨鹽離子交換膜都是經后功能化的方法制備的，因此難于形成OH-傳導的貫穿的離子通道;(2)在高溫下的不穩(wěn)定性問題:堿性條件下易受氫氧根離子OH-的進攻而發(fā)生降解，耐堿性能不佳，這些嚴重阻礙AEM的廣泛商業(yè)化，耐堿性、高電導率的陰離子交換膜AEM的進一步發(fā)展與實用化至關重要。
　　 通過以上的考慮，本論文旨在制備高電導率、耐堿性，力學性能和化學穩(wěn)定性都有提高的陰離子交換膜。主要包括:
　　 (1)以BPPO為原料，三（2，4

4、，6-三甲氧苯基）膦(TTMPP)為鏻化試劑通過Menshutkin反應制備季鏻鹽聚苯醚陰離子交換膜，并對制備的離子交換膜進行物化性能表征、熱穩(wěn)定性測試并觀察其特殊的微觀結構:季鏻鹽極易溶解在極性溶劑中，如NMP和DMSO，允許用澆注法成膜，使得所得的膜具規(guī)整的相分離結構，獲得了高的氫氧根離子OH-電導率(110 mS/cm，70℃)而同一溫度下的長度變化率只有7％，且它在高溫下耐堿性優(yōu)良，60℃下于1mol/L的NaOH溶液中浸泡10