(6)膜应该尽量满足绿色经济的环保理念,降低催化剂等制作成本,尽可能实现广泛的应用推广[6]。

1。4。1  阴离子交换膜的制备现状

目前国内外文献报道的阴离子交换膜的制备方法有多种,大部分以芳香族聚合物(聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜等)为基体的阴离子交换膜是通过氯甲基化、季铵化[5-7]两步反应得到的,铵盐具有强碱性,有利于促进阴离子的传导, 将其接枝到聚合物上而制备的阴离子交换膜,能有效提高所制备阴离子交换膜的电导率。该类聚合物膜主链性能稳定,但氯甲基化过程需要使用高致癌性的氯甲甲醚或其长链替代品( 1,4-二氯甲氧基丁烷)[7];也可使用低反应效率的多聚甲醛-浓盐酸体系替代氯甲甲醚[7],反应时间长、能源消耗大。还有一部分是以脂肪族的水溶性聚合物(聚乙烯醇、壳聚糖、纤维素等)作为基膜,使用醚化剂直接进行化学接枝[8-10],反应过程绿色、污染小,但其膜稳定性欠佳,离子交换容量一般。开发绿色的合成方法得到性能稳定、高离子交换容量的阴离子交换膜是科技工作者的不懈追求。

1。4。2  碱性阴离子交换膜的改性方法

    单一结构的阴离子交换膜虽然很多性能较阳离子膜优异,但是由于工作条件的不同,仍具有一定的局限性,需要通过改性来克服其局限性以提高性能来满足电池的应用要求。改性的方法包括:

(1)通过氯甲基化季铵化的方法制备碱性阴离子交换膜 

以氯甲基化和季铵化的方法制备碱性聚合物电解质膜在全芳族聚合物制备碱性膜中是最常用的方法,该种类的聚合物具备较好的热稳定性和化学稳定性、良好的机械性能和较强的耐腐蚀性。Pan,Lin Jing Zhuang等[11]通过采用氯甲醚的氯甲基化反应和向浇膜液中加入三甲胺的方式制备。

(2)通过辐射接枝对含氟聚合物引入活性位点 

因为含氟聚合物良好的稳定性(热稳定性和化学稳定性),所以燃料电池碱性膜的基体经常选用全氟或偏氟类聚合物,再通过辐射接枝、季铵化等方法向基体中引入活性基团。以胺做季铵化试剂进行季铵化反应,之后再进行以氢氧化钠等进行碱化并制膜。所得到的膜的接枝度为 20%-26%,电导率为0。023S/cm [12]。

(3)通过交联的方法制备碱性阴离子交换膜 

为了降低碱性阴离子交换膜的吸水率和溶胀度,同时提高碱性阴离子交换膜的机械性能(断裂伸长量、拉伸强度等)可以对AEM进行交联,但同时交联密度不宜过高,过高的交联度会增加膜内部的内应力,造成分子链的旋转运动受到阻碍,导致干膜易破碎。Lin等[13]人采用一种便捷高效的交联阴离子交换膜的制备方法。该方法是在离子咪唑鎓盐的碱性溶液中,通过原位交联方法使用1-乙烯基-3-甲基咪唑鎓盐碘化物、丙烯腈和苯乙烯而获得。制得的阴离子交换膜在室温下具有高的离子电导率,大于10mS/cm 。同时也具有良好的机械性能,该膜浸泡在高pH值条件下400 h后,几乎没有离子电导率和机械性能的损失,具有优良的化学稳定性。王光阜[14]也用N一甲基咪唑做季铵化试剂,N,N.二甲基哌嗪做交联试剂制备了交联型的碱性阴离子复合膜。

(4)单体设计改性制备碱性阴离子交换膜 文献综述

部分研究者为提高碱性膜各方面的性能,着手从分子设计的层面选择和制备单体,再通过聚合、铵化等方法制备碱性阴离子交换膜。Junhua W,SuoboZ等人[13]合成了DABP,TFDPS单体并用于制备碱性阴离子交换膜的基体PSTN-x,再进行烷基化反应、碱交换,制备出了该种碱性阴离子交换膜。 

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