一种聚芳基型阴离子交换膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚芳基型阴离子交换膜及其制备方法，属于燃料电池材料技术领域，其步骤如下：(1)阳离子前体的制备；(2)含侧链的螺环阳离子的制备；(3)聚芳基哌啶聚合物的制备；(4)季铵化聚芳基哌啶聚电解质的制备；(5)含氧侧链型螺环阳离子的聚芳基哌啶共聚物的制备；(6)阴离子交换膜的制备。本发明专利技术合成的聚合物主链中没有不稳定的醚键，同时加入侧链型螺环阳离子，使膜具有强耐碱性。疏水嵌段和柔性侧链的加入，提高了膜的机械性能，降低了溶胀，提高了尺寸稳定性，同时增强阴离子交换膜的亲水/疏水微相分离结构，在膜内形成离子通道，提高离子传输速率，使膜具有较高的离子传导率，在碱性阴离子交换膜燃料电池中具有广阔的应用前景。的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种聚芳基型阴离子交换膜及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种阴离子交换膜及其制备方法，特别涉及一种聚芳基型阴离子交换膜及其制备方法，属于阴离子交换膜燃料电池

技术背景
[0002]随着新能源产业的发展，以其高效、环保、可持续等优点，燃料电池在新能源领域中脱颖而出。在燃料电池中，聚电解质膜燃料电池已在航天、汽车、移动式电源等方面得到了广泛的发展。根据传输的离子种类，聚电解质膜燃料电池分为质子交换膜燃料电池(PEMFC)与阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)。
[0003]目前，质子交换膜燃料电池(PEMFC)已有较多的应用，但其高昂的成本限制了商业化进程。相比于质子交换膜燃料电池(PEMFC)，阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)拥有更快的氧还原反应动力学，它可以使用非贵金属催化剂，从而大幅降低成本，因此，受到了人们的广泛关注，已被认为是可替代质子交换膜燃料电池(PEMFC)的下一代燃料电池技术。
[0004]阴离子交换膜(AEM)是阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)的核心部件之一，它用于传输离子并隔离阴阳极气体，它的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚芳基型阴离子交换膜，所述聚芳基型阴离子交换膜中，含氧侧链型螺环阳离子的聚芳基哌啶共聚物的结构如通式(1)所示：其中，x＝0.1
‑
0.3，y＝0.7
‑
0.9，n＝2
‑
6。2.根据权利要求1所述聚芳基型阴离子交换膜，其特征在于：所述含氧侧链型螺环阳离子的聚芳基哌啶共聚物中，聚芳基哌啶聚合物由联苯类单体与N
‑
甲基
‑4‑
哌啶酮进行缩合反应制备得到。3.根据权利要求1所述聚芳基型阴离子交换膜，其特征在于：所述含氧侧链型螺环阳离子的聚芳基哌啶共聚物中，含侧链的螺环阳离子单体中的阴离子为Br
‑
或OH
‑
。4.根据权利要求1所述聚芳基型阴离子交换膜，其特征在于：所述螺环阳离子单体的结构如(2)通式所示，其中，n＝2
‑
6。5.根据权利要求1所述聚芳基型阴离子交换膜，其特征在于：所述联苯类单体为联苯、对三联苯、间三联苯或对四联苯。6.一种聚芳基型阴离子交换膜的制备方法，其步骤如下：(1)阳离子前体的制备将4
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羟基哌啶倒入容器内，加入溶剂，然后将碳酸钾加入圆底烧瓶内，搅拌，最后，将1,5
‑
二溴戊烷缓慢的加入正在搅拌的混合物中，加热反应结束后，用乙酸乙酯沉淀，洗涤(三次)，得到阳离子前体，烘干待用；(2)含侧链的螺环阳离子的制备将步骤(1)制备的阳离子前体加入容器内，加入N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)，待原料溶解后，在冰浴条件下，加入NaH，搅拌四小时后，加入二溴代烷，加热反应完全后，将烧瓶内上清
液用乙酸乙酯进行沉淀，并洗三次，得到含侧链的螺环阳离子，烘干待用；(3)聚芳基哌啶聚合物的制备将联苯类单体溶解在二氯甲烷中，加入N
‑
甲基
‑4‑
哌啶酮，在冰浴下加入三氟乙酸和三氟甲磺酸，搅拌进行反应，反应结束后，将产物在氢氧化钠中析出并用去离子水清洗，得到聚芳基哌啶聚合物；(4)季铵化聚芳基哌啶聚电解质的制备将步骤(3)中所得的聚芳基哌啶聚合物溶解在二甲基亚砜中，与碳酸钾、碘甲烷在溶液中进行避光反应，反应结束后，在乙酸乙酯中析出并洗涤，过滤，得到季铵化聚芳基哌啶聚电解质；(5)含氧侧链型...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱红，田琳，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：