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阴离子交换膜燃料电池由于相对质子交换膜燃料电池可以使用非贵金属催化剂,近几年受到了广泛的关注,其作为汽车的能量转换装置极具潜力。阴离子交换膜(AEM)作为其中的关键组成部分,它的性能一定程度上决定了燃料电池的性能,但是目前尚未出现如质子交换膜中,综合性能优异的全氟磺酸膜。迄今为止大部分的研究都旨在通过提高膜的离子交换容量来提高膜的离子导电率,却容易发生溶胀,牺牲了膜的尺寸稳定性。交联结构是平衡离子电导率和具有高离子交换容量的AEM水溶胀的常用方法,但所得的AEM材料的耐碱稳定性仍有待提升。因此急需开发一种具有高导电性、耐碱和耐溶胀的高稳定性阴离子交换膜材料。本文选取商业化的聚苯醚为主链,交联接枝上双咪唑鎓离子液体,通过调控双咪唑鎓上的甲基取代基数目和主链与咪唑鎓离子之间的烷基链间隔,得到2个系列共6例交联型离子聚合物PPO-IM-n和PPO-6C-IM-n,(n=0,1,2,为咪唑环上甲基的个数;6C表示主链和咪唑阳离子间连着6个碳的烷基链,无6C则是亚甲基连接主链和咪唑阳离子)。结果表明,甲基在C2位置上的PPO-IM-1具有最好的氢氧根电导率,在80℃下可达到115 mS/cm,性能可与商业化的Nafion膜相媲美。增加咪唑离子上的甲基数目,C2和C4上都有甲基的PPO-IM-2和PPO-6C-IM-2在各自系列中均具有最高的碱稳定性,表明了在咪唑环C2,C4位置上用甲基进行取代,能够有效防止OH~-离子对咪唑环的攻击,提升AEM的稳定性。PPO-6C-IM-n系列聚合物由于在聚合物主链与咪唑鎓阳离子之间引入6个碳的疏水烷基链,使其比PPO-IM系列聚合物有更好的微相分离,从而拥有更好的水管理能力,不容易发生溶胀,同时碱稳定性有了显著的提升。其中,PPO-6C-IM-1在60℃的溶胀比只有5.8%;PPO-6C-IM-2浸泡在在80℃1 mol/L NaOH溶液中7天,电导率只下降了17%。此外,本论文还使用Nafion膜和自制的AEM组装成离子交换膜燃料电池并进行电池性能测试的初步探索。总之,本论文论证了利用甲基化是一种不会显著降低AEM导电性的同时,提高其化学稳定性的可行方法,在咪唑和主链间接上烷基链可有效降低AEM溶胀,提升AEM耐碱稳定性。这些研究为高性能碱性阴离子交换膜的合成和实际应用提供了新思路。