The invention relates to an anion exchange membrane loaded with a hole ether unit and a preparation method thereof, belonging to the technical field of anion exchange membrane for fuel cells. The anion exchange membrane is a polyphosphonitrile material containing a hole ether unit, and the structure is shown in formula (1) or type (2). The anion exchange membrane loaded with the hole ether unit reacts the [2,2,2]hole ether with the alkyl hydroxyl branched chain with the polydichlorophosphazene to obtain the polyphosphazene material loaded with the hole ether unit, and finally forms a film in the mold and is obtained by ion exchange. The supported hole ether polyphosphazene anion exchange membrane provided by the invention does not involve quaternary phosphonium, quaternary ammonium and other groups used by most anion exchange membranes, avoids degradation problems in strong alkali environment, and has the advantages of high ion conductivity and good alkali stability.
【技术实现步骤摘要】
一种负载穴醚单元的阴离子交换膜及其制备方法
本专利技术属于燃料电池用阴离子交换膜
特别涉及一种包含穴醚结构的阴离子交换膜及其制备方法。
技术介绍
燃料电池由于其高能效、低污染和低噪音等优势,被广泛认为是首选于移动、固定和便携式电力的能量转换设备。由于阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)技术相对于其他类型燃料电池具有多项优势,近年来成为研究热点之一。作为AEMFCs的关键组成部分之一,阴离子交换膜(AEMs)在分离阳极和阴极之间的燃料和阴离子传输过程中发挥着重要作用。对于已报道的以聚苯醚、聚亚芳基醚、聚砜、聚苯并咪唑等为主链的阴离子交换膜,存在刚性较大、不易成膜的缺陷。对于以季铵阳离子、季鏻阳离子、咪唑鎓、胍基阳离子为功能侧链的阴离子交换膜在碱性高温环境下易降解,导致离子传导性能显著下降,影响燃料电池的使用寿命。聚磷腈是一类以P、N原子单双键共轭交替为主链的有机-无机高分子材料,其每个结构单元都有两个反应位点,可以负载较多的功能基团,增加了负载基团密度。P-N键可以自由旋转从而增加了聚合物的柔韧性,具有良好的成膜性能。不同于冠醚的平面结构,穴醚(Cryptands)的笼状结构对碱金属阳离子有较强的配位能力,可以更好地降低金属阳离子的流失,将穴醚单元负载在聚合物骨架上所制备的阴离子交换膜可以有效地增加阴离子的传导率。穴醚在碱性燃料电池的工作条件下不发生降解反应,可以大大增强阴离子交换膜的稳定性。与穴醚有关的聚合物典型的公开报道文献和专利如下:文献1(JournalofNuclearScience&Technology,1984,21(2):133 ...
【技术保护点】
1.一种包含穴醚结构的聚磷腈聚合物,其特征在于,聚磷腈主链的P被OR和穴醚结构接枝,具有式(1)或式(2)所示结构:
【技术特征摘要】
1.一种包含穴醚结构的聚磷腈聚合物,其特征在于,聚磷腈主链的P被OR和穴醚结构接枝,具有式(1)或式(2)所示结构:其中,所述R为未取代的C1~C18的脂肪基团;所述n为聚磷腈聚合度,所述x、y、p、q、m的取值为:2n>x≥0,2n≥y>0,且x+y=2n;3>p≥0;5>q≥1;4>m≥1。2.按照权利要求1一种包含穴醚结构的聚磷腈聚合物,其特征在于,y/2n为5%-50%。3.一种包含权利要求1或2所述的穴醚结构的聚磷腈聚合物阴离子交换膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将式(3)或式(4)所示结构穴醚与1.2eq的金属钠丝或NaH加入THF中,常温下反应得到穴醚钠盐的THF溶液...
【专利技术属性】
技术研发人员:汪中明,陈翔,朱红,
申请(专利权)人:北京化工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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