陰離子交換膜燃料電池由于相對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池可以使用非貴金屬催化劑,近幾年受到了廣泛的關(guān)注,其作為汽車的能量轉(zhuǎn)換裝置極具潛力。陰離子交換膜（AEM）作為其中的關(guān)鍵組成部分,它的性能一定程度上決定了燃料電池的性能,但是目前尚未出現(xiàn)如質(zhì)子交換膜中,綜合性能優(yōu)異的全氟磺酸膜。迄今為止大部分的研究都旨在通過(guò)提高膜的離子交換容量來(lái)提高膜的離子導(dǎo)電率,卻容易發(fā)生溶脹,犧牲了膜的尺寸穩(wěn)定性。交聯(lián)結(jié)構(gòu)是平衡離子電導(dǎo)率和具有高離子交換容量的AEM水溶脹的常用方法,但所得的AEM材料的耐堿穩(wěn)定性仍有待提升。因此急需開(kāi)發(fā)一種具有高導(dǎo)電性、耐堿和耐溶脹的高穩(wěn)定性陰離子交換膜材料。本文選取商業(yè)化的聚苯醚為主鏈,交聯(lián)接枝上雙咪唑鎓離子液體,通過(guò)調(diào)控雙咪唑鎓上的甲基取代基數(shù)目和主鏈與咪唑鎓離子之間的烷基鏈間隔,得到2個(gè)系列共6例交聯(lián)型離子聚合物PPO-IM-n和PPO-6C-IM-n,（n=0,1,2,為咪唑環(huán)上甲基的個(gè)數(shù);6C表示主鏈和咪唑陽(yáng)離子間連著6個(gè)碳的烷基鏈,無(wú)6C則是亞甲基連接主鏈和咪唑陽(yáng)離子）。結(jié)果表明,甲基在C2位置上的PPO-IM-1具有最好的氫氧根電導(dǎo)率,在80℃下可達(dá)到115 mS/cm,性... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖0-6季胺型聚醚砜制備過(guò)程

福建師范大學(xué)碩士學(xué)位論文-10-mol/L和10mol/L的KOH溶液中400h，膜的電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度基本沒(méi)有損失。隨后，大量的咪唑型AEM被報(bào)道[53-55]。這些AEM由于存在p-π共軛的咪唑環(huán)，減少了SN2取代和霍夫曼消除反應(yīng)，所以都顯示出足夠的堿穩(wěn)定性。然而，與QA型AEM類似，如何提高咪唑型陰離子交換膜的堿穩(wěn)定性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。圖0-10基于離子液體的陰離子交換膜制備過(guò)程Fig.0-10ThePreparationofAlkalineIonicLiquid(IL)-BasedAnionExchangeMembranes隨后研究者們針對(duì)咪唑鹽的堿性穩(wěn)定性做了一系列的研究工作。Elabd等人[56]通過(guò)核磁表征發(fā)現(xiàn)咪唑型AEMS在低溫低濕度下（30℃，10%RH），高溫高濕度（80℃,蒸餾水）下以及溫和的堿性條件下（25℃,[KOH]＜1mol/L）都是穩(wěn)定的，但在高溫低濕度下（80℃,10%RH）或高堿性濃度下（25℃,[KOH]＞1mol/L）是不穩(wěn)定的。1HNMR譜圖的結(jié)果表明，咪唑陽(yáng)離子的降解主要是由于咪唑環(huán)C2位被OH–進(jìn)攻導(dǎo)致咪唑環(huán)開(kāi)環(huán)（圖0-11）。因此，咪唑鎓陽(yáng)離子的堿穩(wěn)定性仍然需要在更加苛刻的條件下得到改善。圖0-11聚1-[(2-甲基丙烯酰氧基)乙基]-3-丁基咪唑氫氧化物的開(kāi)環(huán)降解Fig.0-11Thering-openingreactionofpoly{1-[(2-methacryloyloxy)ethyl]-3-butylimidazoliumhydroxide}

緒論-11-由于咪唑環(huán)C2、N3、C4、C5均連接有氫原子，可以被不同基團(tuán)取代，所以很多研究工作圍繞著咪唑鎓陽(yáng)離子耐堿穩(wěn)定性及其降解機(jī)理而展開(kāi)，現(xiàn)已取得一定進(jìn)展。Yan研究小組[57-58]通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算系統(tǒng)的研究了C2取代（甲基，異丙基或苯基）和N3取代基（包括甲基，乙基，異丙基丁基，庚基，辛基，苯基和二苯基甲基）對(duì)咪唑陽(yáng)離子和咪唑基AEM的堿穩(wěn)定性的影響。在C2取代基的研究上，結(jié)果表明C2取代的咪唑陽(yáng)離子相比未取代的咪唑陽(yáng)離子的堿穩(wěn)定性在高溫下顯著增強(qiáng)，堿穩(wěn)定性順序?yàn)椋篬EDMIm][Br]>[EIMIm][Br]>[EIMIm][Br]>[EMPhIm][Br]，用甲基取代的咪唑陽(yáng)離子由于甲基與咪唑環(huán)之間的s-p超共軛作用和空間位阻效應(yīng)具有最高的堿穩(wěn)定性。圖0-12C2未取代和C2取代的咪唑鎓鹽Fig.0-12StructureofC2-UnsubstitutedandC2-SubstitutedImidazoliumSalts圖0-13N3位不同基團(tuán)取代的咪唑陽(yáng)離子Fig.0-13StructureofdifferentN3-SubstitutedImidazoliumcation在N3取代基的研究中，他們發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的咪唑陽(yáng)離子相比，N3取代的咪唑陽(yáng)離子具有更高的堿穩(wěn)定性，其中，N3位被異丙基取代的陽(yáng)離子具有最高的堿穩(wěn)定性。隨后用二乙烯基苯作為交聯(lián)劑，通過(guò)陽(yáng)離子基單體與苯乙烯和丙烯腈的光交聯(lián)制備AEM，發(fā)現(xiàn)N3取代的AEM具有和季胺型陰離子交換膜相當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率（室溫下大


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