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燃料电池是将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的装置,具有能源利用率高、环境污染小等优点。作为燃料电池中重要的一种,碱性燃料电池因其碱性环境而在某些方面较质子交换膜燃料电池具有优势,例如可以使用非贵重的金属催化剂且电极动力学高等。碱性阴离子交换膜是碱性燃料电池的重要组件之一,起着离子传输、分隔燃料和氧化剂、支撑催化剂等作用。在多种阴离子交换膜中,有机-无机复合膜结合了有机相和无机相的优点,具有良好的机械性能、耐热性和稳定性,因而具有广阔的应用研究前景。本论文的研究工作主要是制备有机-无机复合阴离子交换膜并对其性能进行详细表征和研究,论文内容主要分为以下两部分工作:在第一部分中,我们制备了高度分散的季铵盐化石墨烯并将其与氯甲基化聚醚砜复合制备一系列具有不同季铵盐化石墨烯含量的复合阴离子交换膜,针对不同石墨烯含量对膜性能的影响进行了详细研究。研究发现,季铵盐化石墨烯含量为0.5%的QPSU-0.5%-QGS复合膜电导率在80o C下较纯膜提高了四倍,季铵盐化石墨烯含量为0.25%的QPSU-0.25%-QGS复合膜的杨氏模量和拉伸强度提高了三倍,这些性能提高的原因可能是在复合膜内形成了连续的离子传输通道,且聚合物基体与掺杂相之间具有良好的相容性。通过SEM我们发现复合膜没有发生相分离,同时复合膜也呈现出良好的热稳定性、耐碱性和抗氧性。在第二部分中,我们合成了季铵盐化介孔二氧化硅(QMSNs),然后将不同比例的QMSNs引入到氯甲基化聚醚砜中,通过直接共混铺膜的方法制备有机-无机杂化阴离子交换膜。QMSNs的引入极大地提高了阴离子膜的性能,QMSNs掺杂量为15%的QPSU-15%-QMSNs复合膜电导率最高,与纯膜相比提高了两倍。复合膜的吸水率和IEC也随着QMSNs的增多而提高,同时,复合膜的溶胀率得到抑制。复合膜也呈现出较好的机械性能、耐热性、耐碱性和抗氧性。