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碱性阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)具有阴极反应动力学快、可以使用非贵金属催化剂、耐腐蚀性以及制造成本低等优点,近年来受到广泛的关注。阴离子交换膜(AEM)作为碱性燃料电池的关键组件之一,起着隔绝氧气和传导离子的重要作用。但其目前仍然存在着离子传导率低、碱性稳定性差和机械性能差等亟需解决的问题。本论文跳出传统的膜结构设计思路(即通过高离子交换容量(IEC)提高离子电导率),转而通过构建高效亲水离子通道,在低IEC条件下,获得高离子传导率的复合膜。本论文的主要工作有:(1)季铵化纤维素(QCNC)/季铵化聚苯醚(QPPO)共混复合阴离子交换膜。采用氨基硅烷偶联剂制备季铵化纤维素纳米晶体(QCNC),并将其均匀分散至QPPO基体。TEM观察表明,QCNC在QPPO基质中均匀分布,并形成了清晰的QCNC网络,从而构建有效离子通道,显著增强了复合膜的离子电导率。研究表明,2 wt%QCNC/QPPO复合膜电导率(60 mS cm-1,80℃)是纯QPPO膜的160%。此外,基于2 wt%QCNC/QPPO复合膜组装的膜电极,用于H2/O2燃料电池测试,在60℃以及无背压条件下,峰值功率密度为392 mW cm-2,而纯QPPO膜的峰值功率密度仅为270 mW cm-2。(2)QPPO静电纺丝纳米纤维/聚乙烯醇(PVA)共混复合阴离子交换膜。通过纺丝技术,制备具有纳米尺度的QPPO纳米导电纤维,与PVA制备复合膜。实验表明,静电纺丝纤维直径大多在200 nm左右,与PVA基体相容性良好,复合膜具有良好的机械性能。电导率测试结果表明,50 wt%QPPO/PVA复合膜的电导率比QPPO均相膜高近34%。通过导电纳米纤维构筑离子通道,有望在低IEC下,提高阴离子交换膜的离子电导率。