1.2.2  阴离子交换膜燃料电池的特点[4-6]

（1）在AEMFCs中，膜中离子电迁移引起水向阳极迁移，并且其排水也在阳极，系统排水困难得以缓解。

（2）在AEMFCs中，碱性膜与CO2形成弱酸化作用，生成CO32-/HCO3-，而不会生成盐，可避免碳酸盐析出难题。

（3）与PEMFCs相比，AEMFCs在氧还原动力学方面有明显的优势。在碱性介质中，氧还原动力学要远优于在酸性介质中的。例如同为Pt电极，在1 mol·L-1 KOH中电极上氧还原的电化学极化比在0.5 mol·L-1 H2SO4中至少要小100 mV。

（4）相比酸性介质，碱性介质的腐蚀性要小很多，从而减小了对电池系统的损坏，也相应降低了对材料的要求，这样电池所需的密封材料、双极板及电极板等配件的选择范围更广，不必局限于某几类材料或配件。

（5）若在以甲醇溶液为燃料的甲醇燃料电池系统中，相比于质子交换膜，甲醇渗透也会减少。甲醇渗透是由于电渗析和浓度扩散。在质子交换膜直接甲醇燃料电池中，质子的传递方向是从阳极向阴极，甲醇的传递与质子传递的方向一致，易发生电渗析现象。而在阴离子交换膜直接甲醇燃料电池中，OH-与质子传递的方向相反，电渗析方向相反，可以抑制甲醇的渗透。甲醇渗透的减少，可以降低电解质膜的厚度，电池的电阻也由此可以降低。

AEMFCs由于以上的这些优势，现已越来越受到重视。

1.3  阴离子交换膜

目前，阴离子交换膜已广泛应用于各种工业领域，如：作为阴离子选择电极[9]、从废酸中回收酸[10]、电解法对盐溶液进行浓缩或脱盐、作为氯碱工业中电解液的隔膜[11]、作电池隔膜[12]等。

阴离子交换膜一般由3部分组成：高分子基体、荷正电的活性基团以及活性基团上可移动的阴离子 (反离子)。就膜材料而言，发展最早的是有机膜，因为其具有柔韧性好、成膜性能好等优点，并且因为其种类多而获得大规模的开发和应用。但是有机膜也有其自身难以克服的缺点，例如：机械强度不好，化学稳定性差，不耐酸碱、高温和有机溶剂，容易积垢堵塞、不易清洗。因而有机膜的应用在一定程度上受到了限制。与有机膜相比，无机膜机械强度高，稳定性好，且易于消毒清洗，但是无机膜绝大多数不荷电，抗污染能力差，而且目前的无机膜大多数是由无机氧化物制得，因而不能在碱性条件下使用。于是对能够将有机膜和无机膜的优点集于一体并弥补它们各自缺点的新材料的研究引起了人们的极大兴趣并取得了一定的成果。[7]

1.3.1  阴离子交换膜的制备

    阴离子交换膜最常见的制备方法有两种：一是从单体出发，通过聚合成基膜然后功能基化，一个典型的例子是以苯乙烯和二乙烯苯的共聚物为基膜，然后进行氯甲基化、季胺化反应；另一种是以聚合物为基材，通过相转化的方法制备基膜，随后的过程相同，例如通过对聚砜进行季胺化可得阴离子交换膜。[7]

聚砜( PSF)是一类在分子主链上含有砜基的芳香族热塑性聚合物材料， 具有优良的力学性能热稳定性、化学稳定性及良好的加工性能[13-14]，图1.2为聚砜的结构图。 聚砜的结构

以聚砜为基质材料，通过分子设计，经过一定的化学反应过程，可以制备出高性能的离子交换膜，图1.3是聚砜的季铵化反应。[8]聚砜氯甲基化反应

1.3.2  阴离子交换膜的改性

    为满足阴离子交换膜作为膜组件的核心组件之一而应用于燃料电池系统中的要求，就需要对膜进行改性。通常可用如下四种方法进行阴离子交换膜的改性：