《高性能-抗溶脹聚丙烯基多級相分離結構陰離子交換膜》是依託重慶大學，由李存璞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高性能-抗溶脹聚丙烯基多級相分離結構陰離子交換膜
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李存璞
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
為解決燃料電池用陰離子交換膜（AEM）機械性能與電化學性能之間的矛盾，本申請提出製備“高性能-抗溶脹聚丙烯基多級相分離結構陰離子交換膜”。利用聚丙烯多孔膜的吸附性能，採用自由基聚合、原子轉移自由基聚合與分層自由基聚合等方法在聚丙烯孔內構建親-疏水相分離結構。通過在孔內以不同離子交換前驅體與疏水前驅體合成構建氫氧根離子傳遞的“高速通道”，該類AEM有望實現“低離子交換容量-高離子傳導率”這一目標。聚丙烯骨架可提供足夠的剛性支撐與疏水隔離，成本低廉，因此製備的AEM有望成為一類有商業化套用價值的陰離子交換膜材料。在此基礎上，本申請擬採用密度泛函與粗粒化分子動力學方法從分子尺度和聚合物晶胞尺度探討“親-疏水”相分離結構的理論化學基礎，探索獲得氫氧根離子傳遞“高速通道”的理論模型，從而對陰離子交換膜結構設計與合成提供一定的理論支撐。
結題摘要
針對鹼性燃料電池用陰離子交換膜存在的離子傳導率低、耐鹼性差等問題，以及鋰硫電池體系隔膜的無選擇透過性、無法阻攔溶解的多硫化物等問題，本研究圍繞聚丙烯基離子交換膜開展了系統的研究工作；利用聚醚碸類的模型高分子，從分子結構設計角度建立了提高陰離子交換膜耐鹼性的一般性策略；圍繞燃料電池的三相界面，建立了燃料電池的三相界面與高分子結構的最佳化策略，實現了高效的燃料電池性能。上述系列研究，取得了一系列科學結果，其中包括：1.實現了聚丙烯基膜的表面活化，並在其表面實現了分層聚合，通過功能化反應可以構建各類具有不同基團的陰離子交換膜；2.建立了提高陰離子交換膜耐鹼性的通用性策略，提出“捕鼠夾效應”，該效應結合取代基的占位效應顯著提升了離子交換膜的耐鹼性；3.利用聚丙烯基隔膜，結合軟硬酸鹼理論實現了對多硫化物穿梭效應的有效抑制；4.建立了基於相分離結構的燃料電池三相界面設計策略，並成功將之套用於氫氧燃料電池和金屬-空氣燃料電池體系。項目目前發表SCI論文兩項，影響因子均大於10；目前在投SCI論文4篇，發表之後將繼續補充至項目成果；畢業研究生1人，在讀博士生1人，在讀研究生4人。
