含亲水柔性支链苯并咪唑功能基团阴离子交换膜的制备及表征

摘要

阴离子交换膜燃料电池具有氧化还原效率高且无需贵金属作催化剂的优点,因此得到了极大的关注,但作为核心部件之一的阴离子交换膜仍面临着离子电导率低和碱稳定性差等挑战。本研究首先采用两步法合成了1-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]-2-甲基苯并咪唑,在2-甲基苯并咪唑单体N3位置引入亲水柔性支链,再将单体接枝在聚砜主链制备阴离子交换膜,制得的膜展现出较高的碱稳定性及离子电导率。PSf-OH-135膜在室温下电导率为12.05 mS/cm,60℃时增加到18.92 mS/cm。亲水柔性支链使膜吸水性增加,且与聚醚主链相互作用,膜内形成有利于高效离子传输的微相分离结构;PSf-OH-120膜浸泡在80℃1 mol L-1KOH溶液336 h后,电导率仍保持84.7%。较长的柔性支链聚集在正电中心附近,相互缠绕,阻碍了OH-的进攻,使膜的碱稳定性较高。该类阴离子交换膜有望应用于碱性阴离子交换膜燃料电池领域。