文档介绍：燃料电池用季铵化聚乙烯醇与羟基磷灰石阴离子膜
    王吉林,车全通,孙文丹,何荣桓
    (东北大学理学院,辽宁沈阳 110819)
    摘要:以季铵化聚乙烯醇(QPVA)和羟基磷灰石(HA)为原料制备了燃料电池用阴离子复合膜,对膜材料分别进行了红外光谱(FT-IR)结构表征和热失重(TGA),HA的引入将复合膜的热分解温度提高了约30℃.对不同HA掺杂量的一系列阴离子复合膜的物理化学性能指标的测试表明,HA的掺杂改善了复合膜的溶胀率和断裂拉伸强度,减缓了升温条件下因水蒸发导致的膜电导率的下降;(质量分数)由0增加到75·0%时,相应复合膜的体积溶胀率由105·5%降低为55·5%;拉伸强度由47·9 MPa提高到69·5 MPa;离子交换量则由0·72 mmol/g降低为0·54 mmol/g.
    关键词:阴离子交换复合膜;电导率;拉伸强度;季铵化;燃料电池
    中图分类号:O 646 文献标志码:A 文章编号:1005-3026(2011)12-1737-04
    阴离子交换膜燃料电池由于具有燃料甲醇透过率低、、降低二氧化碳对电池稳定性的影响、,其中聚乙烯醇(PVA)以其良好的成膜性和亲水性而成为一种比较常用的膜材料[1].然而PVA类的阴离子交换膜的导电机理主要是利用膜结构中的空穴吸附碱液以传导OH-,[2]℃的去离子水中的电导率可达7·34×10-3S/cm,但是引入的季铵基团明显降低了聚乙烯醇的热稳定性和机械性能.
    本文尝试将羟基磷灰石(HA)均匀分散到季铵化聚乙烯醇(QPVA)中以制备QPVA/、HA的高稳定性和高机械强度[3-4]等,改善阴离子交换膜的机械性能,提高膜材料的稳定性和可靠性.
    1 实验
     仪器和试剂
    Spectrum One型傅立叶变换红外光谱仪(美国Perkin Elmer公司);CMT6502型拉力实验机(新三思材料测试有限公司);交流电阻仪(瑞弛科技有限公司); TGA 290C热重分析仪(zsch公司),空气氛围,升温速率10℃/min .EPTMAC(纯度≥95%,山东东营国丰精细化学品厂).实验所用试剂均为分析纯.
     QPVA的制备及取代度的测定
    在250 mL圆底烧瓶中,将一定量的PVA缓慢加入到适量去离子水中,加热搅拌待其完全溶解后,加入一定量的季铵化试剂EPTMAC .用10%(质量分数)KOH溶液调节体系的pH值为9,然后于90℃反应8 h,,过滤后得产物[2].所得QPVA的季铵化取代度(DS)为69·6%[5].
     QPVA/HA阴离子复合膜的制备
    将一定量HA溶解于去离子水中