全氟阴离子交换膜:通过侧链功能基团的结构调控来优化离子电导率

基本信息
批准号:51803073
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:刘训道
学科分类:
依托单位:济南大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李加杰,卢晓磊,刘树新,娄玉科
关键词:
合成功能膜结构全氟阴离子交换膜性能
结项摘要

Design and fabrication of high alkaline stability and high ionic conductivity of anion exchange membranes are one of the frontier and hot research areas of fuel cells in recent years. On the basis of the progress of international related research, the previous investigation work and results of our group, a new research program is proposed, which mainly focuses on molecule synthesis to design and prepare a series of perfluorinated cationic polymers and their AEMs by incorporation of excellent stability fluorine atoms in the polymer main chain and utilization the pendant groups to attach various functional groups. Anion exchange membranes with high ionic conductivity were designed and synthesized by regulating the functional group structure of side chain of cationic polymer. The intrinsic relationship between the structure regulation of functional groups of side chain and the optimization of ionic conductivity of the membrane was revealed. To improve the ionic conductivity of the membrane, the control principle of the functional groups, of ion synergistic mechanism and intrinsic cause of microscopic morphology will be carefully investigated and explained in this project. This is of significance in promoting the development of new theoretical basis and increasing new knowledge for designing and fabrication of anion exchange membranes.

高碱稳定性、高离子电导率的阴离子交换膜的设计与制备是近年来燃料电池领域研究的前沿和热点。项目根据国际最新研究动态,并结合我们的研究积累和前期工作基础,提出从分子合成出发,在聚合物主链上引入优异稳定性氟原子的基础上,在侧基上进行功能基团的嫁接,合成了一系列全氟阳离子聚合物,并制备成不同结构的阴离子交换膜。通过对阳离子聚合物侧链功能基团结构的调控来设计合成具有高离子导电率的阴离子交换膜;揭示侧链功能基团的结构调控与膜离子电导率优化之间的内在联系;本项目以提高膜的离子电导率为研究目标,阐明功能基团调控规律、离子协同作用和微观形貌的调控机理,为阴离子交换膜的设计制备提供理论基础和科学依据。

项目摘要

本项目提出从分子合成出发,基于如下策略来合成一系列全氟阳离子聚合物,并制备成不同结构的阴离子交换膜:(1)基于全氟骨架结构赋予聚合物超疏水及超碱稳定性,(2)利用侧基-CF2CF2SONH-上进行功能基团的嫁接,(3)利用长亲水侧链连接离子功能基团。通过调控侧链功能基团种类、取代基结构、嫁接方式实现了对离子膜电导率的优化;本项目以提高膜的离子电导率为研究目标,阐明功能基团调控规律、离子协同作用和微观形貌的调控机理,为阴离子交换膜的设计制备提供理论基础和科学依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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