含金刚烷无规阴离子交换膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了含金刚烷无规阴离子交换膜及其制备方法，可用于碱性燃料电池。本发明专利技术阴离子交换膜的材料为含金刚烷基团的聚芳醚类无规聚合物，其结构中包含亲水部分和疏水部分，且在聚合物疏水段引入刚性及大位阻的金刚烷基团。其制备过程主要包括：(1)含金刚烷基聚芳醚聚合物的合成；(2)聚合物的溴化改性；(3)含金刚烷无规阴离子交换膜的制备。由此制备的阴离子交换膜具有发达的离子传输通道，具备高含水率以及低溶胀率特性，且制备过程不使用剧毒致癌的氯甲醚试剂，在碱性燃料电池领域具有广阔的应用前景。广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
含金刚烷无规阴离子交换膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于碱性燃料电池领域，具体涉及阴离子交换膜。

技术介绍

[0002]燃料电池(Fuel Cell)是一种利用化学反应技术将储存于燃料和氧化剂中的化学能直接高效转化为电能的发电装置，被视为第四代发电技术。燃料电池作为一种清洁高效的可再生能源转换装置，具有高效率、高能量密度、环境友好、携带方便等优点，在过去的十年中受到了广泛的关注。在各种类型的燃料电池中，具有较高效率、较低成本、较小污染等特点的碱性阴离子交换膜燃料电池(AAEMFCs)已经引起了诸多学者的广泛探讨和研究。而作为碱性阴离子交换膜燃料电池核心构造之一的阴离子交换膜(AEM)，起着传导OH
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离子及阻隔燃料渗透的作用，决定着燃料电池的性能优劣。仍然存在离子传导率低、耐碱稳定性差等问题，从而限制了AAEMFCs的进一步商业化。
[0003]通常选择增加接枝季铵基团数量提高阴离子交换膜的电导率，膜的IEC值增大的同时膜的含水率和溶胀也相应增大，最终膜的机械强度降低，导致燃料电池性能下降。因此，现有的阴离子交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含金刚烷无规阴离子交换膜，其特征在于：所述阴离子交换膜包括含金刚烷无规聚芳醚类聚合物，其分子结构式如下式所示：其中，x＝0～1，R为H，其中，x＝0～1，R为H，中的一种；P1选自(a1)～(e1)中的一种；Ar1选自(a)～(e)中的一种；Ar2选自(a)～(e)中的一种；2.一种权利要求1所述的含金刚烷无规阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：包括：1)聚合物的合成：将nx份的具有P1结构的四甲基双酚单体、n(1
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x)份的2,2
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双(4
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羟基苯基)金刚烷(ADM)、nx份的具有Ar1结构的二卤单体和n(1
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x)份的具有Ar2结构的二卤单体以等摩尔比进料，在氮气保护、无水碳酸钾及甲苯的存在下，溶解于极性非质子溶剂，先在140～150℃反应4～6h，再升温到160～180℃反应20～24h，停止反应，冷却至室温后用醇水溶液沉淀、过滤、洗涤、干燥，即得到聚合物；2)溴化聚合物的合成：将步骤1)得到的聚合物溶解于1,1,2,2
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四氯乙烷，然后加入N
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溴代琥珀酰亚胺和引发剂，在84～86℃下反应4～6h，冷却后用甲醇沉淀、过滤、洗涤、干燥，得溴化聚合物；3)阴离子交换膜的制备：将步骤2)得到的溴化聚合物溶于NMP中，按照溴化聚合物中苄基溴基团的含量以1:2～4的摩尔比例加入季铵化功能试剂，并在40～50℃反应24～48h，得到铸膜液；将获得的铸膜液过滤后涂覆于基板上，挥发溶剂得到固态膜；再将固态膜浸入碱液进行离子交换48～72h，用水充分洗涤得到含金刚烷无规阴离子交换膜。3.根据权利要求2所述的含金刚烷无规阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述具有Ar1结构的二卤单体选自4,4'
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二氟二苯砜、4,4'
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二氟二苯甲酮、4,4'
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二氟二苯基甲烷、
4,4'
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二氟联苯、3,3'
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二氟联苯或3,5
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二氟苯腈中的一种。4.根据权利要求2所述的含金刚烷无规阴离子交换膜的制备方法，其特征在于：所述具有Ar2结构的二卤单体选自4,4'
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二氟二苯砜、4,4'
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二氟二苯甲酮、4,4'
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二氟二苯基甲烷、4,4'
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二氟联苯、3,3'

【专利技术属性】
技术研发人员：赖傲楠，王贞，卓毅智，周树锋，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：