阴离子交换膜的组成

   　AEM 主要由阴离子导电基团(ACG)和特定聚合物骨架组成。

　　AEM 中常涉及新的 ACG 的合成，季铵(QA)基团是 AEM 的常规 ACG，因为带有苄基卤化物基团的聚合物前体和三甲胺(TMA)较易反应，然而，低阴离子电导率和对高碱性环境不足耐受性的缺点已经阻碍了 AEM 的开发和商业化。

　　为了解决这些问题，许多文献报道研究了具有不同化学结构的各种叔胺作为 ACG 的前体。其中包括一些N, N, N, N-四甲基-1, 6-二氨基己烷(TMHDA)，1, 4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)，六亚甲基四胺 [27]，和 N, N, N, N-四甲基-1, 2-二亚甲基。

　　另外，胍鎓阳离子、咪唑阳离子、吡啶等含氮共轭分子可以作为是 AEM 的电位 ACG。

　　另外，Hickner 等 [28] 通过二环戊二烯和具有水溶性双(三吡啶)钌(II)络合物的降冰片烯单体的共聚和交联来制备金属阳离子官能化的 AEM，氢氧化物电导率能达到 27 mS·cm-1，同时具有一定的耐碱性。

　　紧接着，Kwasny 等认为这些结果表明基于金属阳离子的 AEM 不限于钌，合成了具有不同金属阳离子的 AEM，结果表示金属对水吸收和机械性能具有最小的影响，同时还保持优异的化学稳定性。因此，这表明基于金属阳离子的聚电解质可以用作 AEM 的潜在候选。

　　此外，骨架在碱性环境中的稳定性也是至关重要的，若聚合物骨架发生降解，将直接影响膜的机械性能和电导率。

　　图 3 聚砜类结构

　　聚砜类(polysulfone，PSU，图 3)是最常用的骨架，优点突出，在碱性环境下化学性能较稳定，季铵型的聚砜类的阴离子传导率能够达到 10 mS·cm-1，且其燃料电池功率密度可达 315 mW·cm-2;其缺点是在水中溶胀率与吸水率过大，机械性能下降明显。

　　图 4 溴化聚 2, 6-二甲基对苯氧化物结构

　　聚 2, 6-二甲基对苯氧化物(Poly(2, 6-dimethyl-1, 4-phenylene oxide)，PPO，图 4)具有优良的耐热性和化学稳定性，也常作为易溴化、进而功能化的骨架聚合物，徐铜文等 [32] 以 PPO 为基膜，利用季胺化和氯乙酰化等方法，合成了一系列以 PPO 为基础的新型阴离子交换膜。

　　图 5 聚醚醚酮结构

　　聚酮类也可作为 AEM 骨架，如聚醚醚酮(poly(etherether ketone), PEEK，图 5)的咪唑型离子交换膜在 20℃ 时的离子传导率可达 52 mS·cm-1 ，聚醚酮型化合物的缺点在于羰基的吸电子效应使得离子传导率下降。

　　图 6 聚苯并咪唑结构

　　由于聚苯并咪唑(poly(2, 2′-m-phenylene-5, 5′-bibenz⁃imidazole)，PBI，图 6)本身有较高的化学和热稳定性及机械强度，因此也是常用的 AEM 骨架。

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