水蒸汽誘導(dǎo)法制備聚醚砜堿性陰離子交換膜.pdf

1、堿性陰離子交換膜燃料電池具有較高陰極反應(yīng)速率，可使用廉價的非Pt催化劑，較低的燃料滲透率等優(yōu)點(diǎn)而成為清潔有效的新能源之一。目前制備的堿性陰離子交換膜由于缺少足夠的親水-疏水微觀相分離，不易形成連續(xù)的離子傳遞通道，因而OH-傳導(dǎo)率較低。因此，本文采用水蒸汽誘導(dǎo)產(chǎn)生聚合物基質(zhì)微觀相分離，并依靠水與堿性季銨基團(tuán)的強(qiáng)極性作用，使得季銨基團(tuán)在聚合物微觀相表面重排，形成連通的離子傳遞通道，提高OH-傳導(dǎo)率。
　　首先通過CMPES與1-甲基咪

2、唑Menshutkin反應(yīng)，成功合成咪唑季銨化聚醚砜膜材料，并分別通過水蒸汽誘導(dǎo)法制備咪唑季銨化聚醚砜(WPES-ImOH)膜和溶液澆鑄法制備咪唑季銨化聚醚砜(PES-ImOH)膜，并測試其電導(dǎo)率變化。通過考察溫度、鑄膜溶劑及聚合物濃度對WPES-ImOH成膜過程的影響，確定了水蒸汽誘導(dǎo)法制膜的條件:水蒸汽溫度為70℃，1-甲基咪唑?yàn)槿軇?，聚合物濃度?0％。
　　采用水蒸汽誘導(dǎo)法和溶液澆鑄法分別制備不同氯甲基化取代度(DC)的咪

3、唑季銨化聚醚砜膜。兩種堿性陰離子交換膜的離子交換容量(IEC)、吸水率、溶脹度和電導(dǎo)率隨著DC和溫度的升高而升高。由于親水性瞇唑基團(tuán)的重排，WPES-ImOH膜電導(dǎo)率顯著高于PES-ImOH膜。20℃時，WPES-ImOH61％膜的電導(dǎo)率為30.69 mS/cm，而PES-ImOH61％膜電導(dǎo)率為25.85mS/cm。50℃時，WPES-ImOH61％膜的電導(dǎo)率為40.68mS/cm，PES-ImOH61％膜電導(dǎo)率為36.53 mS/c

4、m。WPES-ImOH膜的IEC、吸水率和溶脹度略高于PES-ImOH膜。同時，WPES-ImOH膜和PES-ImOH膜具有良好的熱穩(wěn)定性（初始分解溫度分別為197℃和185℃）。
　　為進(jìn)一步考察水蒸汽對膜制備的影響，選用堿性較強(qiáng)、脂肪鏈結(jié)構(gòu)的三甲胺水溶液與氯甲基化聚醚砜(CMPES)溶于N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)進(jìn)行均相季銨化反應(yīng)，重沉淀精制后分別采用水蒸汽誘導(dǎo)法和溶液澆鑄法制備季銨化聚醚砜(WPES-QaOH，PES-