交联型阴离子交换膜的制备与性能研究(4)
1.4 论文研究意义及实验设计
1.4.1 论文研究意义
燃料电池是一项有利于高效利用能源而不污染环境的新技术。直接甲醇燃料电池DMFC是最适宜发展作为可移动电源(如便携式电子设备)的选择之一。由于目前直接甲醇燃料电池广泛使用Nafion膜作为电解质膜，其面临甲醇渗透和阳极甲醇氧化动力学缓慢等问题，而采用阴离子交换膜可以解决以上这些问题。阴离子交换膜是碱性直接甲醇燃料电池技术应用的关键部件之一，其性能的优良影响着燃料电池系统性能。因此，本课题旨在研究和制备具有良好电导率，高阻醇性和化学稳定性的碱性阴离子交换膜。
论文主要是在进一步完善聚醚砜聚合工艺的基础上，重点进行交联型聚醚砜阴离子交换膜结构表征及性能研究。前期工作中，以聚醚砜为基体通过氯甲基化和季铵化等步骤制备了一系列阴离子交换膜，其中季铵化试剂选择N,N,N′,N′-四甲基己二胺 (TMHDA)。通过使用不同r值的TMHDA做季铵化试剂（r=0.3,0.5和0.75；其中：r=ni/nc，ni为TMHDA（单位mmol/g），nc为聚合物中氯甲基的量（单位mmol/g）），来研究不同r值时TMHDA对膜的性能的影响，通过研究发现r=0.5时膜表现出较好的综合性能。因而本文中我们以聚醚砜为基体，选择TMA、TMHDA、N,N,N′,N′-四甲基丙二胺(TMPDA)和N,N,N′,N′-四甲基乙二胺 (TMEDA)为季铵化试剂，并且研究TMA、TMHDA、TMPDA和TMEDA四种季铵化试剂对膜性能的影响。
1.4.2 实验设计
依照本课题的设计思路，设计实验如下：
（1）通过直接聚合法合成无规共聚聚醚砜，氯甲基化后分别选用TMHDA、TMPDA、TMEDA和TMA作季铵化试剂，再浇膜以及碱化制成阴离子交换膜。
（2）相同条件下测定各膜的尺寸变化（径向和纵向），高温水稳定性，吸水率，离子交换容量（IEC），电导率，机械性能等性能。
(3)对一系列膜的性能做比较分析，分析不同季铵化试剂对阴离子交换膜性能的影响。
上一篇：含能高分子复合材料塑化性能的研究