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燃料电池因其高能量密度、高转换效率和低污染等优势而被认为是新一代的能源动力系统。碱性阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)结合了传统碱性燃料电池和质子交换膜燃料电池的优势,可以使用非贵金属催化剂。阴离子交换膜是AEMFC的核心部件之一,其性能直接影响燃料电池的总体性能,因此开发综合性能优异的阴离子交换膜材料对AEMFC的发展具有重大的意义。目前,阴离子交换膜材料主要存在两大挑战:离子电导率低和碱稳定性差。近年来,通过设计合成不同化学结构的聚合物来改善阴离子交换膜材料的电导率和碱稳定性,如引入梳型结构、嵌段结构、交联网络和互穿网络等。聚芳醚砜咪唑鎓盐型阴离子交换膜材料凭借其优异的热稳定性、机械性能以及结构易设计等优点,被认为是一种非常有应用前景的阴离子交换膜材料。然而该膜材料低的电导率和差的稳定性在燃料电池的实际应用中并不理想,因此提升聚芳醚砜咪唑鎓盐型阴离子交换膜材料的电导率和碱稳定性是该研究领域的热点。本课题组近期的研究中发现,支化结构可以有效地改善质子交换膜材料的电导率和化学稳定性。此外,相关报道证实阴离子交换膜材料中OH-的传输机制和质子交换膜材料中H+的传输机制是类似的。因此本论文在本课题组的研究成果指导下,针对聚芳醚砜咪唑鎓盐型阴离子交换膜材料电导率低和稳定性差的问题,制备了支化梳型咪唑鎓盐型阴离子交换膜,并且研究了它们的各项性能。具体研究内容和结果如下:1)制备了一系列支化度(0-8%)的支化梳型聚芳醚砜咪唑鎓盐型阴离子交换膜材料,研究了支化度对膜各性能的影响。支化结构的引入可以明显地改善膜的电导率和碱稳定性,支化度为8%的膜材料表现出最高的离子电导率(126 mS cm-1)和碱稳定性(79%)。2)为了探究梳型结构对支化膜各性能的影响,选择支化度为6%的聚芳醚砜,设计接枝不同烷基侧链长度(4C、6C、8C和12C,其中C为碳原子)咪唑鎓盐型的支化聚芳醚砜阴离子交换膜。结果表明,当烷基侧链长度为6C时,支化梳型膜材料获得最高的电导率;当烷基侧链长度为12C时,支化梳型膜材料获得最好的碱稳定性。3)为了进一步改善支化梳型聚合物膜材料的电导率和碱稳定性,本论文通过“一锅两步法”合成两种不同嵌段结构的支化梳型聚芳醚砜。相比支化无规梳型膜,两种支化嵌段膜材料均展现出更加优异的电导率和碱稳定性。支化嵌段梳型膜B1的结构是亲水链段被疏水链段包围,表现出最佳的碱稳定性;支化嵌段梳型膜B2的结构是疏水链段被亲水链段包围,表现出最优的离子电导率。