自交聯(lián)聚合物陰離子交換膜的制備及性能.pdf

1、燃料電池是未來(lái)新能源發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，堿性燃料電池由于燃料選擇范圍廣并且可以使用價(jià)格相對(duì)低廉的催化劑來(lái)替代質(zhì)子膜燃料電池中的鉑催化劑因此備受大家青睞。堿性陰離子交換膜和樹(shù)脂溶液作為堿性燃料電池的核心部件最近幾年一直是研究熱點(diǎn)，目前文獻(xiàn)報(bào)道的陰離子交換膜在離子傳導(dǎo)率和離子交換容量方面已經(jīng)能夠達(dá)到燃料電池正常運(yùn)行的要求，然而在機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性方面卻表現(xiàn)得不盡如人意。本論文在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上采用自交聯(lián)的方法成功的制備了自交聯(lián)型陰離子交

2、換膜和樹(shù)脂溶液，有效的提高了陰離子交換膜的機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，具體工作內(nèi)容如下:
　　通過(guò)氯甲基化反應(yīng)，成功制備了氯甲基化聚芳醚酮(CMPPEK)和氯甲基化熱塑性彈性體(CMSEBS)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過(guò)測(cè)試氯甲基化聚合物的熱穩(wěn)定性、溶解性和氯甲基化度，確定了兩種聚合物均適用于陰離子交換膜和樹(shù)脂溶液的制備。
　　采用二乙胺(DEA)做自交聯(lián)試劑、三乙胺(TEA)為季銨化試劑制備了二乙胺自交聯(lián)型堿性陰離子交換膜DE

3、A-SCAEM。通過(guò)考察二乙胺的加入量與陰離子交換膜含水率、溶脹度、離子交換容量、離子傳導(dǎo)率和機(jī)械穩(wěn)定性之間的關(guān)系，得出當(dāng)二乙胺加入量為氯甲基基團(tuán)摩爾數(shù)的10％時(shí)，陰離子交換膜各項(xiàng)理化指標(biāo)較為均衡，性能良好。在此條件下陰離子交換膜的含水率和溶脹度分別為20.3％和16.5％，80℃環(huán)境溫度下的離子傳導(dǎo)率為0.06S/cm，膜質(zhì)量5％的熱失重溫度為238.3℃，拉伸強(qiáng)度和彈性模量分別為55.6MPa和1528.6MPa。
　　以氯甲

4、基化的熱塑性彈性體CMSEBS為基體，二乙胺(DEA)作自交聯(lián)試劑，三乙胺(TEA)作銨化試劑，制備了自交聯(lián)型陰離子交換樹(shù)脂溶液和交換膜膜(DEA-SCSEBS)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。研究了陰離子交換膜中DEA的含量與陰離子交換膜的離子交換容量(IEC)、吸水率和溶脹度之間的關(guān)系，結(jié)果表明隨著DEA含量的增加，膜的吸水率和溶脹度顯著降低，當(dāng)加入量為10％時(shí)，膜的吸水率、溶脹度、機(jī)械性能即滿足燃料電池的需求，為了盡可能提高陰離子膜和樹(shù)脂