燃料電池用交聯型堿性膜的制備及表征

齊威，王吉林?

科學研究

燃料電池用交聯型堿性膜的制備及表征

齊威，王吉林*?

（遼寧石油化工大學 化學化工與環境學部，遼寧 撫順 113001）

通過同時引入疏水性長脂肪鏈和親水性溴乙醇（BE）以便在側鏈中對聚4-乙烯基吡啶（P4VP）進行季銨化和交聯反應，成功制備了一系列梳形陰離子交換膜，并且研究了當溴代十二烷（BA）含量變化時，膜的吸水率、離子交換容量、堿穩定性、力學性能和電導率等的變化。結果表明，當BA含量增加時，吸水率、溶脹度有所降低，電導率增加，而離子交換容量基本不變。其中，BE25.0％-BA75.0％/P4VP膜的吸水率為11.8％，室溫下電導率為34 mS·cm-1。這些膜的熱穩定性良好，主要表現在它們的熱分解溫度高于200 ℃；BE25.0％-BA75.0％/P4VP膜的拉伸強度最大（15.9 MPa），斷裂伸長率最小（5.9％），表明其具有良好的機械性能。

燃料電池；陰離子交換膜；聚4-乙烯基吡啶；電導率；穩定性

作為堿性膜燃料電池的核心部件，陰離子交換膜最引人關注的性能之一就是電導率。與質子交換膜相比，陰離子交換膜在電導率方面存在先天劣勢[1]。為了賦予膜電解質一定的OH-電導率，國內外研究者在此方面做出了大量的工作。例如，利用氯甲基化—季膦化的手段制備堿性強于季銨類物質的季膦鹽，但并沒有直接將其作為燃料電池用膜使用，而是將其安置在催化劑層，用以提高電池效率[2]。利用殼聚糖為聚合物基質，縮水甘油基三甲基氯化銨為季銨化試劑，采用將季銨基團接枝在聚合物骨架上的方法制得陰離子交換膜[3]。將聚砜經氯甲基化—季銨化—堿化的方法制備陰離子交換膜[4]。……