The invention discloses a branched polyether ether ketone anion exchange membrane and a preparation method thereof, belonging to the technical field of basic anion exchange membrane. The branched polyether ether ketone polymer containing methyl group with good stability and mechanical properties was synthesized for the first time, and then the brominated polymer was brominated to obtain the bromomethylated polymer, and the brominated polymer was grafted with functional groups and film was prepared. The prepared membranes have good dimensional stability and ion conductivity, and can be used in alkaline fuel cells.
【技术实现步骤摘要】
一种支化型聚醚醚酮阴离子交换膜及其制备方法
本专利技术属于碱性阴离子交换膜
,涉及到一种支化型聚醚醚酮阴离子交换膜及其制备方法。
技术介绍
随着全球对清洁高效能源需求的不断增长,燃料电池作为一种环境友好型动力源和传统化石燃料工艺的替代品正受到越来越多的关注。在该领域中,质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的广泛应用目前受到材料成本,特别是所需的铂催化剂和全氟磺化电解质的限制。为了缓解这个问题,碱性阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)被认为是理想的替代品。由于其能促进碱性介质中的氧化还原和燃料氧化反应动力学,因此可以利用非贵重催化剂(如Ni和Co),从而在应用上能够降低电化学器件成本。作为AEMFCs的核心模块,具有高离子电导率和尺寸稳定性的AEMs至关重要。然而,AEMs在高pH操作条件下,特别是当温度>80℃时的不稳定,使得AEMs在电化学装置中至今未能成功应用。为了提高阴离子交换膜的离子电导率并减轻其在强碱性条件下的降解,一些研究者主要是制备梳状或长侧链型结构的AEMs来达到目的。这些结构的AEMs虽然导电性很好,但是它们总是伴随着过度的溶胀,导致机械性能降低。目前的研究发现,还有几种方法可以克服过度溶胀行为,如交联,嵌段等方法,但由于没有合理的结构设计,所以纵使溶胀降低,但是电导率依旧很难达到要求。因此,近年来的重大努力仍集中于提高AEMs聚合物膜离子电导率和稳定性。
技术实现思路
本专利技术旨在提高碱性阴离子交换膜的尺寸稳定性和氢氧根传递性能,提供了一种支化型聚醚醚酮阴离子交换膜的制备方法:合成了具有良好稳定性和机械性能的含有甲基的支 ...
【技术保护点】
1.一种支化型聚醚醚酮阴离子交换膜,其特征在于,所述的支化型聚醚醚酮阴离子交换膜的结构如下:
【技术特征摘要】
1.一种支化型聚醚醚酮阴离子交换膜,其特征在于,所述的支化型聚醚醚酮阴离子交换膜的结构如下:其中,x=0.01~0.09,表示支化度;R为引入的功能基团,为三甲胺、1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、N-甲基哌啶、N-甲基吗啡啉或N-甲基吡咯烷。2.一种支化型聚醚醚酮阴离子交换膜的制备方法,其特征在于,步骤如下:(1)支化型聚醚醚酮聚合物的合成:在惰性气体保护下,将4,4-二氟二苯甲酮、甲基氢醌和间苯三酚溶解于溶剂A中,再加入碳酸钾和甲苯,在145℃下回流4~6h至水完全除去,继续升温至160℃,回流1~3h完全除去甲苯;然后保持温度160℃恒定反应20h;将反应溶液冷却至室温后倒析至溶剂B中,过滤、洗涤、干燥得到支化型聚醚醚酮;所述的4,4-二氟二苯甲酮:甲基氢醌:间苯三酚:碳酸钾的摩尔比为2.01~2.09:0.91~0.99:0.01~0.09:2.01~2.09;所述的4,4-二氟二苯甲酮、甲基氢醌、间苯三酚和碳酸钾的总质量在溶剂A中的w/v为15%~30%;所述的甲苯:溶剂A体积比为1~3:2;(2)溴甲基支化型聚醚醚酮聚合物的合成:在惰性气体保护下,将上述支化型聚醚醚酮聚合物溶解于溶剂C中,加入溴化剂和引发剂,在135℃下反应5h,将反应溶液冷却至室温后倾倒至溶剂D析出产物,过滤、用溶剂D反复洗涤,真空干燥得到溴甲基支化型聚醚醚酮聚合物;所述的支化型聚醚醚酮聚合物:溴化剂:引发剂的摩尔比为100:40~100:1;所述的支化型聚醚醚酮聚合物、溴化剂和引发剂的总质量在溶剂C中的w/v为2%~5%;(3)支化型聚醚醚酮阴离子交换膜的制备:将溴甲基支化型聚醚醚酮聚合物溶解于溶剂E中,加入功能基团R,在80℃下反应24h,将反应溶液冷却至室温后倾倒至溶剂F析出产物,过滤、洗涤、干燥;再将产物溶于溶剂E中制备铸膜液后浇铸成膜;将膜浸泡于1molL-1氢氧化钠溶液中24~48h,用去离子水浸泡并洗涤至中性,即可制得支化型聚醚醚酮阴离子交换膜;所述的溴甲基支化型聚醚醚酮聚合物:功能基团R的...
【专利技术属性】
技术研发人员:焉晓明,王凯锋,贺高红,吴奇,阮雪华,代岩,郑文姬,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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