【摘 要】
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碱性膜燃料电池氧还原过电位低,可用非贵金属催化剂,具有成本上的优势,但碱性膜高温条件下稳定性低、离子基易降解.针对此问题,我们创制了咪唑胍双共振离子化聚砜膜(图1),该结构中的咪唑和胍官能团都具有电荷离域作用,使离子基的电荷密度降低,有利于弱化氢氧根的进攻.同时,咪唑胍可在膜内构筑交联结构,有助于抑制膜溶胀和离子基降解.所制备的咪唑胍聚砜膜的室温电导率可达15mS/cm,经3M NaOH处理10天
【机 构】
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大连理工大学石油与化学工程学院,盘锦,124221
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碱性膜燃料电池氧还原过电位低,可用非贵金属催化剂,具有成本上的优势,但碱性膜高温条件下稳定性低、离子基易降解.针对此问题,我们创制了咪唑胍双共振离子化聚砜膜(图1),该结构中的咪唑和胍官能团都具有电荷离域作用,使离子基的电荷密度降低,有利于弱化氢氧根的进攻.同时,咪唑胍可在膜内构筑交联结构,有助于抑制膜溶胀和离子基降解.所制备的咪唑胍聚砜膜的室温电导率可达15mS/cm,经3M NaOH处理10天无明显下降,其溶胀率低于相近离子交换容量的咪唑膜15个百分点.DFT计算结果表明,咪唑胍的LUMO能级高于N-甲基咪唑,解释了咪唑胍结构对阴离子交换膜稳定性的促进作用.主链结构显著影响聚砜碱性膜离子基稳定性.主链结构调控(图2)研究表明：咪唑化联苯聚砜的碱稳定性明显优于双酚A聚砜,这是主链电子效应和立体效应共同作用的结果：双酚A聚砜的异丙基位于咪唑鎓附近,具有较强立体效应,使聚砜链的自由体积增大,加速了氢氧根对咪唑鎓的进攻,同时异丙基的供电性也破坏了咪唑鎓的共振效应,使其碱稳定性低于联苯型聚砜咪唑膜.
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