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阴离子交换膜是一种由聚合物链和传导阴离子的功能基团组成的离子聚合物,广泛应用于燃料电池和液流电池。在燃料电池中作为隔膜应用时,不仅能够起到阻隔H2、O2的相互扩散,传导OH-的作用,而且可以使用价格低廉的非贵金属催化剂,降低电池的成本。在液流电池中作为隔膜应用时,膜结构内部的阳离子基团能够很好地阻碍钒离子的渗透,提高电池的库伦效率。但是阴离子交换膜也存在耐碱性能差、离子传导率偏低等缺点。本文设计了双季铵功能化的单体1,6-双(N(甲基,降冰片烯-5,6-二亚甲基))己基铵碘盐(HDHM-iodide),以降冰片烯为共聚单体采用开环易位聚合(ROMP)制备了聚(HDHM-降冰片烯-OH-)系列阴离子交换膜。通过1H NMR、13C NMR和FTIR对单体和聚合物离子交换膜的结构进行了表征。当单体与降冰片烯配比为1:2时,膜具有最高IEC(Ion Exchange Capacity)值,可达2.32 mmol·g-1,此时的膜在60°C下吸水率能够达到28.04%,而溶胀率仅为6.2%。室温下聚(HDHM-降冰片烯-OH--12)和聚(HDHM-降冰片烯-Cl--12)的离子传导率可达到27 mS·cm-1和14 mS·cm-1,并随温度升高而迅速增大。TGA测试和力学性能测试显示,聚(HDHM-降冰片烯)系列阴离子交换膜具有良好的热稳定性和力学性能。离子交换膜在室温下2 M NaOH溶液中表现出良好的耐碱稳定性,经历384 h浸泡后IEC仍能保持原有数据的90%。当处理温度升高至60°C时膜的耐碱性能变差,经过384 h的碱处理过后,IEC仅能保持原有数值的65%。通过Materials Studio软件的QMERA模块对聚(HDHM-降冰片烯)系列阴离子交换膜在碱性环境下不同降解机理的反应能垒计算,发现在碱性环境下发生降解最可能的机理顺序为Hofmann消除>亲核取代降解反应。由聚(HDHM-降冰片烯-OH--12)组装的燃料电池的最大功率可以达到42.56 mW·cm-2,组装的液流电池库伦效率可以达到93%,能量效率可以达到77%。