1. 研究目的与意义（文献综述）

随着经济发展和社会进步，人们对煤、石油等化石燃料的需求日益增加。但是，地球上化石燃料是不可再生的，并且化石能源燃烧产生的二氧化硫等有害气体会极大地污染环境。因此，寻找绿色、可持续、高效的新型能源替代传统的化石燃料已经成为目前的研究热点^[1]。燃料电池是一种直接将贮存燃料和氧化剂的化学能不经过燃烧过程直接转换成电能的连续发电装置。它无热机过程,不受卡诺循环的限制,能量转化率高,且环境友好,被公认为是具有潜力的清洁和高效的发电技术,是目前各国优先发展的高新技术之一^[2]。

燃料电池与普通电池相比，不同点在于燃料电池本身并无提供能量转化的化学物质。目前正在研究的燃料电池可分为六类：碱性燃料电池（afc）、碱性膜燃料电池（aemfc）、质子交换膜燃料电池（pemfc）、固体氧化物燃料电池（sofc）、磷酸燃料电池（pafc）以及熔融碳酸盐燃料电池(mcfc)^[3]。其中最具代表性的是美国 du pont 公司于 1962 年发明的 nafionreg;系列全氟磺酸质子交换膜，该系列膜于 1966 年开始应用于燃料电池领域，凭借着其较高的质子传导率、稳定的化学结构以及出色的力学性能，在汽车、电器等许多领域得到了应用^[4-8]。

但nafion膜仍存在下述缺点：(1)制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，而且采用含铂催化剂，导致成本较高；(2)对温度和含水量要求高，nafion膜的最佳工作温度为70～90℃，超过此温度会使其含水量急剧降低，导电性迅速下降。(3)某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不适合用作直接甲醇燃料电池(dmfc)的质子交换膜。（4）燃料和氧化剂中存在的微量 so₂和 co₂可使催化剂活性降低甚至失活，导致催化剂中毒。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以聚苯醚（ppo）为基体材料，制备溴化聚苯醚（bppo）；采用二乙醇胺接枝溴化聚苯醚（bppo）；将季胺化的bppo用硅氧烷进行交联。

材料表征：对制备的二乙醇胺接枝溴化聚苯醚（bppo）阴离子交换树脂进行红外光谱和¹h-nmr表征其结构、sem表征膜的微观形貌、通过测量膜的离子交换容量 iec和电导率表征其电性能、通过tg-dsc表征其热性能和相变温度、通过测量吸水率和溶胀率表征其在燃料电池内的化学稳定性。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献文献，完成英文翻译，明确本课题研究的内容及意义，完成开题报告。

第4-8周：按照设计的方案，制备相应的硅氧烷交联季铵化聚苯醚阴离子交换膜。

第9-11周：采用傅里叶变换红外、sem、tg-dsc、氢氧根离子电导率等测试技术对膜的结构、物相、显微结构、电化学性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] tang w f. preparation and properties of anion exchange membranes based on quarternary ammonium poly(arylene ether sulfone)s for fuel cell applications[d]. nanjing：nanjing university of science amp; technology，2014.

[2] 刘陟. 交联型燃料电池用阴离子交换膜的制备和研究[d]. 大连：大连理工大学，2011

[3] couture g, alaaeddine a, boschet f, ameduri b. polymeric materials as anion-exchange membranes for alkaline fuel cells[j]. progress in polymer science, 2011, 36: 1521- 1557