免费论文摘要：高本能阴离子调换膜的制备及在电化学动力器件中的运用

碱性阴离子调换膜燃料干电池（AEMFC）动作碱性聚电解质膜燃料干电池的代替，因为不妨运用非贵非金属催化剂、氧恢复反馈能源学快、本钱低等稠密便宜，连年来赢得了长足的兴盛。动作个中一个要害元件，碱性阴离子调换膜（AEM）在AEMFC中表演着要害的脚色。但是，因为OH−的淌度鲜明低于H+，碱性AEM的本能更加是电导率对立较低。经过普及会合物中离子基团的接枝度，赢得高的离子浓淡不妨在确定水平处置这个题目。然而，这种本领常常引导会合物膜过渡亲水溶胀，板滞强度大幅低沉。由此可见，电导率和溶胀变成了两个感化干电池本能的特殊要害但又彼此冲突的成分。正文从平稳AEM的电导率和溶胀的观点动身，采用抗溶胀的PEEK动作骨子资料，经过变换季铵基团的接枝办法以及建立相辨别的微观构造等本领安排和制备高电导率和低溶胀的AEM。获得的论断囊括以次几上面：（1）单季铵化聚醚醚酮碱性阴离子调换膜（SQ-PEEK）接洽经过一种崭新的更为大略、无毒的本领胜利制备了单季铵化聚醚醚酮碱性阴离子调换膜（SQ-PEEK），合成进程囊括单体会合、溴化和季铵化。经过安排溴化反馈中溴甲基聚醚醚酮（Br-mPEEK）的溴化度，实行对季铵基团的接枝度（GD）的调节和控制。GD是感化SQ-PEEK膜本能的要害参数。普及GD，膜的电导率升高、吸水率和溶胀率增大、板滞强度贬低。70 ºC时，SQ-PEEK 67%膜的吸水率为63%，电导率到达21.5 mS/cm。以SQ-PEEK 67%的膜组建的H2/O2燃料干电池在40 ºC的开路电压到达1.02 V，最大功率密度到达40 mW/cm2；（2）双季铵化聚醚醚酮碱性阴离子调换膜（GQ-PEEK）接洽经过双季铵化试药DHTC与溴甲基聚醚醚酮（Br-mPEEK）的季铵化反馈，制备了各项本能都优于单季铵化系列膜（SQ-PEEK）的双季铵化聚醚醚酮碱性阴离子调换膜（GQ-PEEK）。这种双季铵基团的接枝办法在对立低的GD下实行了IEC的大幅减少，灵验地普及了膜的电导率，同声控制了膜的过渡吸水溶胀。当温度到达75 ºC，GQ-PEEK 67%膜的电导率到达44.8 mS/cm，是SQ-PEEK 67%膜的2倍，溶胀度仅为44%，是SQ-PEEK67%膜的2/3。以GQ-PEEK 85%的膜组建的H2/O2燃料干电池在40 ºC的最大功率密度到达72 mW/cm2。其余，在膜中创造由离子基团的会合产生的3-5 nm的团簇，这种离子簇构造无助于于膜中离子通道的产生、阴离子活度的普及及其电导率的延长。所以，双子的接枝办法和抗溶胀的PEEK主链实行了在对立低的吸水和溶胀下电导率的升高。（3）具备相辨别微观构造的季铵化聚醚醚酮碱性阴离子调换膜（MQ-PEEK）接洽经过带领长烷基链的叔胺与溴甲基聚醚醚酮（Br-mPEEK）的季铵化反馈，在季铵化聚醚醚酮的分子中引入了疏水的长链，胜利制备了具备微观相辨别构造的碱性阴离子调换膜（MQ-PEEK）。经过2D-NOESY和DFT优化计划，发此刻较为宁静的二聚体构象中，MQ-PEEK分子的两个单位分子之间彼此锁定呈一个“回形针”形构造。个中，疏水的长烷基链和苯环骨子被包袱在“回形针”构造的内侧，亲水的季铵离子基团表露在“回形针”构造的外侧，这与Nafion® 膜中亲水的磺酸基团坐落其纤维构造的外侧格外一致。经过GD对IEC的安排，不妨胜利实行对膜微观构造中离子簇的尺寸及其样式的调节和控制。离子簇的尺寸及其样式将感化MQ-PEEK膜的本能。当GD由53%增大到85%和95%，IEC从1.16 mmol/g增大到1.54和1.68 mmol/g，膜中所对应的离子簇的尺寸由3.1 nm增大到12.1和34.9 nm；同声，微观相的样式由独立的球状变革到长棒状。对应的膜的电导率大幅升高，吸水率贬低。当温度到达70 ºC，MQ-PEEK 95%膜的电导率到达84.3 mS/cm，溶胀度仅为2%，吸水率仅为12.6%。相辨别的微观构造是实行高导率、低溶胀的AEM的灵验本领。

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