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高性能聚合物电解质膜材料的制备和性能研究

倪婧  
【摘要】:本论文根据目前直接甲醇燃料电池攻关的两个方向的不同特点,设计有针对性的方法,制备高性能的聚芳醚酮/砜聚合物电解质膜材料,并对膜的性能进行了详细的研究。一方面,对质子交换膜,制备侧链带有丙烯基的磺化聚芳醚酮(SDPEEK)作为聚合物基体,采用两种方法对其进行改性:(ⅰ)将硅烷偶联剂和磷钨酸引入SDPEEK体系建立交联网络,在不损失质子传导率的前提下提高膜的尺寸稳定性。(ⅱ)利用点击反应,将水溶性的SDPEEK制备成交联膜,使其不仅可以用作质子交换膜,还可以用作电极催化层中的离聚物。另一方面,对阴离子交换膜,从分子设计出发,制备新型具有高阻醇性能和高耐碱性能的阴离子交换膜:(ⅰ)设计合成带有部分共轭结构的季铵化聚芳醚砜阴离子交换膜材料。利用交联和共轭结构的高电子云密度来防止季铵碱的降解,提高膜材料的耐碱性能和阻醇性能。(ⅱ)设计合成季鏻化聚芳醚砜阴离子交换膜材料。利用季鏻基团的耐碱性和弱吸水性来提高膜的耐碱稳定性、控制膜材料的尺寸溶胀。


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