论文部分内容阅读
阴离子交换膜(AEM)作为碱性阴离子交换膜燃料电池的核心部件之一,起到传递氢氧根离子与分隔燃料的作用。为满足燃料电池的应用,AEM在具有较高的电导率的同时,还需要有较好的机械性能和稳定性,易于加工成膜电极组件。因此,制备高性能的AEM 一直是本领域的研究热点和研究目标。本论文以咪唑化聚苯醚为阴离子交换膜材料,通过向膜材料中引入聚苯乙烯、聚对氯甲基苯乙烯等疏水性物质,制备了具有不同结构的互穿网络膜以提高膜材料的机械强度和稳定性,并对所制备的AEM的性能进行了综合比较。引入互穿网络结构的AEM在耐碱稳定性和机械性能方面有所提高。全互穿网络膜室温浸泡于3 M KOH溶液120 h后在60℃下测得电导率为4.44 mS cm-1,略高于相同条件下的咪唑化聚苯醚阴离子交换膜(3.09 mS cm-1)。在机械性能检测中,全互穿网络膜的拉伸强度为8.2 MPa,与咪唑化聚苯醚膜的拉伸强度接近,但是其断裂伸长率为14%,柔韧性优于咪唑化聚苯醚膜(9.1%)。为了进一步改善膜材料的电导率,选取性能较好的具有全互穿网络结构的膜材料,通过向其结构中掺杂荷正电聚苯乙烯微球提高其电导率。随着荷正电微球含量的增加,膜材料的电导率也相应的增加,当膜材料中荷正电微球的质量百分数为10%时,所得膜材料电导率最高,在80℃下电导率为19.1 mS cm-1,比相同条件下未掺球的全互穿网络膜的电导率提高了 54.0%;该膜呈现出较好的耐碱稳定性,室温浸泡于3 MKOH溶液120 h后在60℃下电导率为7.15 mS cm-1。