侧链密集功能化型阴离子交换膜的分子设计与性能研究

摘要

人类在享受传统化石能源带来的先进工业化成果的同时也面临着严峻的环境问题和能源危机.作为一种高效、无污染的能量转化装置,燃料电池的大范围推广和应用已迫在眉睫.碱性阴离子交换膜燃料电池是燃料电池的一种,由于其可以采用Co、Ni等廉价金属作为催化剂,因而具备非常广阔的应用前景.但是,碱性阴离子膜燃料电池的发展仍然受限于阴离子交换隔膜较低电导率和较差的碱稳定性.基于此,此工作设计并制备了一系列的侧链密集功能化型离子交换膜以解决上述问题.通过增加阴离子交换膜侧链上功能基团的接枝密度来提高膜材料的微相分离能力,以实现离子传导通道的高效构筑.实验结果表明,随着侧链上离子交换基团接枝密度的增加,所制备阴离子交换膜最高达到了69mS/cm的室温电导率,是传统阴离子交换膜的两倍以上.燃料电池性能更是达到了369mW/cm2.除此之外,本工作中制备的侧链密集型阴离子交换膜在碱稳定性、耐溶胀性等方面都表现出明显的优势.