项目名称: 交联反应过程中生成咪唑杂环构建新的无水质子传输通道及传导机理研究

项目编号: No.51303015

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 倪宏哲

作者单位: 长春工业大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 目前商业上被广泛应用的Nafion?膜和被普遍研究的磺化芳香族聚合物膜在高温下尺寸稳定性较差、质子传导率较低,难以满足质子交换膜燃料电池在中高温操作时的要求。本申请课题拟从分子设计角度出发,通过缩聚反应合成出分别带有反应性官能团(羧基和二胺基)的磺化聚芳醚共聚物,铺膜后利用羧基与胺基的酰胺化作用形成共价交联,交联后在交联网络内形成咪唑杂环。通过共价交联提高膜的尺寸稳定性和化学稳定性,咪唑杂环充当质子的给体与受体,构建低相对湿度下的质子传输通道。通过共价交联和咪唑杂环的协同作用,解决质子交换膜在高温时尺寸稳定性差和质子传导率低的问题。研究这种在交联网络中生成咪唑杂环的制备方法,共价交联和咪唑杂环对膜性能的影响,揭示咪唑杂环的质子传输机理,为咪唑杂环在质子交换膜中的应用和开发新型中高温用质子交换膜材料提供理论依据。

中文关键词: 燃料电池;质子交换膜;咪唑杂环;磺化聚芳醚;

英文摘要: The usually commercial proton exchange membranes based on Nafion? and sulfonated aromatic polymers membranes at high ion exchange capacity are limited for practical applications in fuel cells at medium-high temperture operation,because of poor mechanical performance and low proton conductivity at high temperature. In this project,the sulfonated poly (arylene ether)s with reactive functional group were synthesized by polycondensation. The imidazole heterocycle was formed in cross-linking network through amidation action between carboxyl and amido processed covalent cross-linking reaction. On the one hand,covalent cross-linking improved the mechanical performance and chemical stabilty of PEM. On the other hand, imidazole heterocycle rings possess both donor and acceptor at hydrogen bonding sites,which are benefit to form selective proton transport channel to transport proton and to obstruct methanol.In combination of covalent crosslinking and imidazole heterocycle effect,it will provide a strategy to resolve the contradictions of the methanol permeability and proton conductivity, improve the proton conductivity and mechanical performance of PEM under low humidity.Furthermore,the project will investigate the preparation methods of novel sulfonated poly(arylene ether)s with imidazole heterocycle in cross-linking net

英文关键词: Fuel Cell;Proton exchange membrane;Imidazole heterocycle;Sulfonated poly(aryle ether);

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