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阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs)由于其优越的离子传导率,特别是非贵金属的使用受到越来越多的关注,AEMFCs不仅在碱性条件下有快的反应动力学,而且具有低的甲醇渗透率。阴离子交换膜作为燃料电池的重要组成部分,应该具有优良的热力学性能、机械强度以及出色的电性能。聚降冰片烯具有优良的机械强度、出色的化学稳定性和较低的甲醇渗透率。在聚降冰片烯侧链上接枝咪唑阳离子基团既可以提高膜的离子传导率,又能增强膜的抗碱稳定性。本文针对阴离子交换膜抗碱稳定性、离子传导率以及聚降冰片烯加工性问题,设计并合成侧链带咪唑功能化的降冰片烯单体,并与环氧功能化的降冰片烯单体制备成一系列的无规共聚物,然后以聚合物为基体制备阴离子交换膜,得到的阴离子交换膜具有良好的电化学性能,然后通过改变聚合物主链结构得到嵌段共聚物进一步提高阴离子交换膜的离子传导率。具体如下:(1)使用Grubbs’2nd催化剂催化环氧功能化降冰片烯(NB-MGE)和咪唑功能化降冰片烯([NB-Im][Br])的开环易位聚合,制备了不同咪唑功能化单体的插入率的降冰片烯无规共聚物(rP(NB-MGE-co-[NB-Im][Br])-x x=6.6,12.4,19.2,25.6),并通过1H NMR、FT-IR手段证实其结构,进一步利用共聚物在碱性环境下将Br-转变为OH-,并制备成不同咪唑含量的阴离子交换膜(rP(NB-MGE-co-[NB-Im][OH])-x)。研究了咪唑含量对聚合物热力学性能和阴离子交换膜的电化学性能的影响。阴离子交换膜均具有低的甲醇渗透率(3.52-5.77×10-7 cm2 s-1)、出色的离子交换容量和离子传导率。其中rP(NB-MGE-co-[NB-Im][OH])-25.6阴离子交换膜具有最高的离子交换容量(1.01×10-3 mol g-1)和离子传导率,在30 oC和80 oC时分别为2.77×10-33 S cm-1和6.08×10-33 S cm-1。并得到rP(NB-MGE-co-[NB-Im][OH])-25.6阴离子交换膜的单电池性能,在开路电压为0.705 V,电流密度为76.4 mA cm-2时其最大功率密度为27.8 mW cm-2。(2)为了进一步提高阴离子交换膜的离子传导率,本文使用Grubbs’2nd催化剂催化环氧功能化降冰片烯(NB-MGE)和咪唑功能化降冰片烯([NB-Im][Br])的开环易位聚合,制备了不同咪唑功能化单体的插入率的降冰片烯嵌段共聚物(rP(NB-MGE-b-[NB-Im][Br])-y y=8.6,15.4,22.1,29.4),并通过1H NMR、FT-IR手段证实其结构,进一步利用共聚物在碱性环境下将Br-转变为OH-,并制备成不同咪唑含量的阴离子交换膜(rP(NB-MGE-b-[NB-Im][Br])-y),研究了咪唑含量对聚合物热力学性能和阴离子交换膜的电化学性能的影响,研究表明咪唑功能化聚降冰片烯嵌段共聚物的主链结构和侧链形成明显相分离结构,得到更高的离子传导率,其中rP(NB-MGE-b-[NB-Im][OH])]-29.4阴离子交换膜具有最高的离子交换容量(1.12×10-3 mol g-1)和离子传导率,在30 oC和80 oC时分别为3.79×10-33 S cm-1和9.32×10-33 S cm-1,并得到rP(NB-MGE-b-[NB-Im][OH])-29.4膜的单电池性能,在开路电压为0.85 V,电流密度为83.7 mA cm-2时其最大功率密度为44.6 mW cm-2。