聚砜碱性阴离子交换膜结构与性能的研究

在制备氯乙酰基化聚砜(CAPS)和氯丁酰基化聚砜(CBPS)基础上,通过CAPS和CBPS与N,N-二乙基苯胺发生反应制备具有不同侧链结构的季铵化聚砜阴离子交换膜2PS-QA和5PS-QA。由于季铵基团远离聚合物主链,其对聚砜主链的影响较小,使得2PS-QA和5PS-QA阴离子交换膜在保持高的OH-传导率下仍具有很好的尺寸稳定性,在相同的离子交换容量下,随着5PS-QA侧链长度的增加,亲疏水区域的相分离程度更加明显,增强了OH-传导率和尺寸稳定性,其中5PS-QA-3膜在25℃和85℃的OH-传导率达到了34mS·cm^-1和92m S·cm^-1,相应的吸水溶胀率仅为22.8%和37.1%。     

用于燃料电池的磺化聚砜质子交换膜的性能研究

以聚砜为基础,通过在主链引入可交换氯制备氯甲基化聚砜(CPS),氯甲基分别与1,2-二羟基苯-3,5-二磺酸钠(BDS)和2-萘酚-6,8-二磺酸钾(NSK)反应,制备了苯磺酸型磺化聚砜PS-BS和萘磺酸型磺化聚砜PS-NS,并通过FT-IR和HNMR对其化学结构进行表征。采用溶液浇注的方法制备了PS-BS和PS-NS薄膜,探索了功能聚合物PS-BS和PS-NS结构与性能之间的关系。结果表明,PS和PS-NS膜在高吸水率下仍能保持很好的尺寸稳定性,在相同的条件下(离子交换容量和温度),PS-BS膜的尺寸稳定性更加优越。PS-BS和PS-NS质子交换膜都具备良好的阻醇性能。     

脂肪族羧酸型阳离子交换树脂的制备

在交联的聚苯乙烯微球上,以丁二酸酐为酰基化试剂,通过Friedel-Crafts酰基化反应,制得脂肪族羧基弱酸型阳离子交换树脂.该脂肪族羧基树脂较芳香族羧基树脂有一定的手臂长度、位阻小,易于和其它物质反应.相对于水解聚丙烯酸酯可改善其内部羧基残留及水解条件难以控制、担载量不确定等不足.讨论了溶剂体系及用量、反应时间、催化剂用量、酰基化试剂用量等对反应的影响.通过对反应条件的优化,得到在交换容量为0～3.50 mmol·g-1的范围可定量控制的脂肪族弱酸型阳离子交换树脂.该方法可用于色谱预装柱填料的制备.     

阳离子交换膜改性的研究进展

总结介绍了目前国内外对于阳离子交换膜改性方面的研究进展。详细介绍了掺混改性、表面改性的原理、特点及其改性实例,多项研究表明,采用添加剂、等离子体表面涂层、有机物表面涂层、射线辐射等技术手段可改善阳离子交换膜的某些特定性能,应用前景广阔。     

燃料电池交联型聚砜阴离子交换膜的性能研究

以聚砜为基础材料,基于后磺化法构筑一种具有较长侧链的交联型聚砜阴离子交换膜,并通过FT-IR对其结构进行表征,研究了阴离子交换膜的吸水率、质子传导率和尺寸稳定性等性能与温度之间的变化关系。结果表明,由于亲水季铵基距离主链较远,强化了阴离子交换膜的相分离结构,同时形成一种三维网状结构,使得所制备的聚砜阴离子交换膜在高质子传导率下仍能保持很好的尺寸稳定性和耐碱性,其中IEC为1.56 mmol/g的CPS-HN-3膜在室温和85℃的吸水率达到了39.6%和61.6%,高于商业化Nafion115和Nafion117膜,但是吸水溶胀性仅为5.1%和11.7%,氢氧根离子传导率达到了38 mS/cm和89 mS/cm,该膜在强碱中浸泡600 h的传导率保留量达到了83.9%。     

聚砜类燃料电池质子交换膜研究进展

介绍了质子交换膜的分类,综述了主链型聚砜质子交换膜、侧链型聚砜质子交换膜、无机掺杂复合型聚砜质子交换膜等聚砜类燃料电池质子交换膜的最新研究进展,全面阐述了磺化聚砜的形貌、结构对材料物理化学性能的影响,并展望了聚砜类燃料电池质子交换膜的发展前景。     

一种含有双键的脂肪族弱酸性阳离子交换树脂的制备

在交联的聚苯乙烯微球上,以顺丁烯二酸酐作为酰基化试剂,通过Friedel-Crafts酰基化反应,得到一种含有双键的脂肪族弱酸性阳离子交换树脂. 该方法衍生出的大量双键性质较活泼,可与其他的功能单体反应,在树脂上引入多种功能基团,从而可扩展其应用范围,为交联聚苯乙烯树脂的功能化开辟新途径. 这种脂肪族弱酸性树脂有一定的手臂长度,位阻小,易与其他物质反应. 实验研究了溶剂体系及用量、反应时间、催化剂用量、试剂用量对反应的影响. 通过对反应条件的优化与控制,可得到可定量控制羧基担载量(0~3.54 mmol/g)的含有双键担载量(0~3.16 mmol/g)的脂肪族弱酸性阳离子交换树脂. 该方法可用于色谱预装柱填料的制备.     

EPDM/PVDF阳离子交换膜的制备

本文采用EPDM、PVDF、苯乙烯和二乙烯基苯为原料,浓硫酸为磺化剂,制备出具有互穿网络结构的阳离子交换膜。通过研究,对比不同品牌不同型号EPDM、共混基材比例、基材与苯乙烯比例、磺化时间和磺化温度对膜性能的影响。优化后的EPDM阳离子交换膜具有良好的综合性能：交换容量1.8～2.0 mol/kg,面电阻为5～6Ω·cm²,溶质扩散系数5～6×10^-3 mmol/(cm²·h·mol·L^-1),其在电渗析过程中展现出的低电阻、低能耗和较高的电流效率,使得EPDM阳离子交换膜具备潜在的竞争优势。     

直接甲醇燃料电池质子交换膜研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)以其燃料来源丰富、储存方便、结构简单、安全等优点而日益受到广泛的关注。预计将在很多领域中能得到广泛的应用。过去,人们对DMFC做了很多研究,针对直接甲醇燃料电池中的质子交换膜(PEM)的阻甲醇性能方面的研究进展作如下评述。     

均相阳离子交换膜的应用与开发研究

本文介绍了均相阳离子的应用与开发情况,并采用聚氯乙烯浸吸单体法制备均相阳离子交换膜,阐述了反应机理与药品选择方案,从而提出制备一种新型的均相阳离子交换膜的方案.     

均相阳离子交换膜研究进展

对均相阳离子交换膜的发展背景以及国内外在这一领域的研究进展作了简要的介绍,较系统地总结了均相阳离子交换膜的制备以及在电渗析、扩散渗析、燃料电池中的应用进展。     

直接甲醇燃料电池质子交换膜的发展现状

直接甲醇燃料电池(DMFC)是20世纪90年代兴起的第六代燃料电池,以其诸多的优点引起人们的广泛关注和研究。其中聚合物电解质膜是DMFC的关键技术,起着隔离阴阳极、质子传输、绝缘电子的作用。它的作用决定着DMFC的输出功率、电池效率、成本及应用前景。本文介绍了已商品化的全氟磺酸膜(Nafion膜)的结构及性能、以及替代膜的国内外发展现状,指出DMFC用膜的研究是21世纪能源研究的重点。     

半均相阳离子交换膜制备的研究进展

总结了目前半均相阳离子交换膜的应用原理、制备路线及性能对比,阐述了半均相阳离子交换膜所期望的性能,包括高选择性、低电阻、良好的机械稳定性、高化学稳定性,以及其在实践应用中仍需面临的难题和挑战。     

阳离子交换膜化学反应器去除铜离子的研究

将离子交换膜分离装置与化学反应器结合构成离子交换膜化学反应器,并对含铜离子废水进行处理,研究结果表明:化学反应器能将从受体池进入化学反应器的铜离子沉淀下来,而含有高浓度补偿离子钾离子的溶液则全部回流到受体池,节约了药剂及水的成本。该技术具有能耗低、操作简单、无二次污染等优点。     

聚四钛酸钾非均相阳离子交换膜的研制

用聚四氟乙烯（PTFE）乳液作粘结剂与聚四钛酸钾（TPTIK）离子交换剂混炼，滚压法制备了非均相阳离子交换膜，讨论了交换剂含量（We)与膜交换容量（C）的关系及粘结剂用量（Wc）对膜强度（P）的影响，以TPTIK30％，PTFE乳液（含固量＞45％）70％的组成，制备了交换容量1．10mg.N.g^-1(dry)的非均相阳离子交换膜。     

甲醇重整气为燃料的质子交换膜燃料电池

进行了甲醇重整气与燃料电池的联合试验。与PEMFC配套的甲醇制氢氢源系统运行稳定,出口氢浓度为43-45%,CO含量为0-6ppm,压力控制在0.22~0.25MPa(表压)。单对电池氢的利用率可达到83%,电池排氢浓度为12%以下。不同氢源下PEMFC性能从高到底的顺序为纯氢、甲醇重整气、配气。单电池试验表明,微量的甲醇或二甲醚对电池未发现明显的影响。     

季膦化聚砜和季胺化聚砜共混阴离子交换膜的制备与表征

以聚砜为基材制备阴离子导电膜材料。将季膦化聚砜筑膜液与已证实成膜性能良好的季铵化聚砜共混,制备阴离子交换共混膜QAPSFOH/QPPSFOH,以改善季膦化聚砜成膜困难问题。通过改变两种成分比例,可以得到不同性能的阴离子交换膜。在QAPSF:QPPSF摩尔比为1:2时,共混膜电导率达0.0309 S/cm,拉伸强度达775 MPa,热分解温度达160℃,满足理论对阴离子交换膜的需要。     

用于高温质子交换膜燃料电池的聚合物电解质膜研究进展

高温质子交换膜燃料电池在降低燃料电池水热管理复杂性、催化剂中毒方面有明显优势;可改善电池阴阳两极尤其是阴极氧气还原反应的动力学特性,提高电池的效率。聚合物电解质膜作为关键材料之一,在高温时易失水导致质子传导率降低、机械强度和热稳定性不高等问题。本文基于磺酸、磷酸和离子液体等不同质子传递介质,对高温聚合物电解质膜进行综述,比较了各类聚合物电解质膜的优缺点及应用时存在的问题,着重探讨嵌段共聚物在高温聚合物电解质膜方面的潜在应用,指出离子液体的添加不但可作为质子载体,而且在构建嵌段聚合物结构方面可发挥"诱导剂"作用。提出通过分子设计可更好了解嵌段聚合物的空间构效关系,进而通过结构设计提高膜的质子传导性能和稳定性。     

手性选择性阳离子交换膜的制备及其评价

以聚乙烯醇(PVA)为基材,加入β环糊精(β-cyclodextrin,β-CD)作为手性选择剂,加入聚丙烯酸(PAA)促进离子传递,制得具有手性选择性的阳离子交换膜(chiral selective cation-exchange membrane, CSCM).通过电渗析过程拆分DL-对羟基苯甘氨酸(DL-4-hydroxyphenylglycine,DL-HPG)外消旋混合物以评价该膜的手性拆分效果.结果表明在酸性条件下D-对羟基苯甘氨酸优先通过手性阳离子交换膜,两种手性阳离子交换膜的选择性系数分别为1.21和1.34,验证了该膜的手性拆分效果.作为对比实验,还进行了料液中添加与不添加β环糊精,并以普通阳膜(cation-exchange membrane, CM)为分离介质时的电渗析实验,结果进一步验证了该膜的手性选择性来源于β环糊精.