燃料電池用聚芳醚砜陰離子交換膜的制備及性能研究.pdf

1、質子交換膜燃料電池(PEMFCs)由于具有高能量密度、高能量轉換效率、環(huán)境友好和便攜等優(yōu)點，因此被認為是本世紀最具前景的能量轉換裝置之一。質子交換膜(PEM)作為PEMFCs的關鍵組件，受到眾多研究者的關注。然而，PEM的高燃料滲透性和PEMFCs對Pt基催化劑的依賴性阻礙了其商業(yè)化進程。陰離子交換膜(AEM)與PEM相比，傳導的離子是氫氧根離子而非質子。因此，AEM燃料電池是在堿性環(huán)境下工作，電極反應活性更高;另外，氫氧根離子和燃料的

2、傳遞方向相反可以限制電拖曳，降低燃料滲透性。所以，陰離子交換膜燃料電池(AEMFCs)在降低燃料滲透性和催化劑依賴性這兩點上具有PEMFCs無可比擬的優(yōu)越性。但是，目前的AEM仍存在電導率低和耐堿性差的缺點，因此，制備具有良好電導率和耐堿性的AEM就顯得十分必要。本文以聚醚砜為主體材料，設計合成了交聯(lián)型和側鏈型AEM，并進一步探究膜材料的分子結構與膜性能之間的關系。
　　首先，合成含叔胺的聚芳醚砜(PES-DA)和溴化聚芳醚砜(B

3、PES)，然后在-40℃下混合均勻后在室溫下鑄膜，再用浸泡法進行咪唑功能化反應。成膜過程中BPES的芐溴基團和PES-DA的叔胺基團發(fā)生季銨化反應實現(xiàn)交聯(lián)，避免了小分子交聯(lián)劑的使用和功能基團的消耗。所制備的膜在80℃下最高可達82.4mS·cm-1，另外，由于交聯(lián)網(wǎng)絡的形成，該系列膜具有極低的溶脹。氫氧燃料電池測試可得到0.82 V的開路電壓和92.1 mW·cm-2的最大功率密度。
　　另外，通過將含溴咪唑離子液體接枝到含羥基的