1、以Nafion為代表的全氟離子交換膜，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于燃料電池中。但是，這一類膜仍然面臨著很多問題，如高濕度依賴性、高甲醇透過率、以及高成本。因此，尋找全氟離子交換膜的替代者成為過去幾十年燃料電池科學(xué)的一大研究領(lǐng)域。事實(shí)上，離子交換膜的最基本性能要求主要有高電導(dǎo)率、低透過率、高自由基及化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能優(yōu)異。目前，燃料電池用離子交換膜主要分為質(zhì)子交換膜和陰離子交換膜兩大類，本論文將分別針對(duì)這兩種離子交換膜進(jìn)行深入研究，合成了幾種結(jié)構(gòu)新

2、穎的離子交換膜，并對(duì)其進(jìn)行了性能表征，探討了其在燃料電池中的應(yīng)用前景。
　　本論文第二章以O(shè)DADS、BAPBDS、BAPF、ODA四種不同的二胺單體與NTDA嵌段共聚，合成了四種不同結(jié)構(gòu)的磺化聚酰亞胺質(zhì)子交換膜。為了提高膜的力學(xué)穩(wěn)定性，在使用適當(dāng)催化劑的情況下，利用磺酸基和苯環(huán)上活潑 H原子的化學(xué)反應(yīng)對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。重點(diǎn)研究了交聯(lián)反應(yīng)活性與不同SPI結(jié)構(gòu)的關(guān)系問題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明各種嵌段聚合物中磺酸基的活性應(yīng)為：SPIB51>>

3、SPIB41>SPIB31=SPIO31。這表明，如果磺酸基的鄰位沒有取代基、遠(yuǎn)離聚合物主鏈且與高電子云密度的苯環(huán)相連，則該磺酸基的活性越高。這些膜的IEC均高于2.0且離子基團(tuán)的水合指數(shù)都在20左右。在75℃，對(duì)這些膜進(jìn)行了單電池性能研究，其電導(dǎo)率都在10-2S/cm數(shù)量級(jí)，最大功率密度約為225Mw/cm2，其極化曲線與Nafion112類似。這類新型交聯(lián)聚酰亞胺質(zhì)子交換膜，由于具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱力學(xué)穩(wěn)定性可以做為燃料電池電解

4、質(zhì)使用。
　　本論文第三章以結(jié)構(gòu)新穎的含氨基 PBI與環(huán)氧嗎啉季銨鹽反應(yīng)，合成了一系列不同 IEC的季銨化聚苯并咪唑陰離子交換膜。這類基于PBI的新型陰離子交換膜具有十分優(yōu)良的耐堿性，在60℃，6mol/LNaOH溶液中浸泡7天后，無明顯力學(xué)強(qiáng)度喪失，這解決了目前大多數(shù)陰離子交換膜耐堿性不好的問題。利用雙酚A環(huán)氧樹脂對(duì)其進(jìn)行了交聯(lián)，控制其尺寸變化率和溶脹度。在相對(duì)濕度50％的條件下，對(duì)IEC高達(dá)1.81的OHPBI2陰離子交聯(lián)膜進(jìn)