论文摘要
质子交换膜燃料电池（PEMFC）和直接甲醇燃料电池（DMFC）,因其具有安全、高效、无污染等特点,被认为在交通、发电、便携移动能源方面,有很好应用前景,已成为当今世界能源领域的研究热点。质子交换膜（PEM）是质子交换膜燃料电池的核心组件之一,目前,在PEMFC中广泛采用的PEM是以美国Dupont公司开发生产的Nafion膜为代表的全氟磺酸膜,该膜具有较高的质子传导率、良好的机械性能和优异的化学性能,但其高的甲醇渗透率、在高温及低湿条件下质子传导率较差及高昂的成本制约了其在DMFC中广泛的应用。因此,研究开发新型材料制备高性能的质子交换膜已成为全球能源界的研究热点。含氟聚合物和加成型聚降冰片烯具有高的热稳定性、良好的抗化学腐蚀性受到人们的关注,这种高的热稳定性、好的抗化学腐蚀性都是作为质子交换膜所需要的。以聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）中PVDF的仲氟原子直接引发对苯乙烯磺酸钠（SSA）和甲基丙烯酸（3-磺酸钾）丙酯（SPMA）的原子转移自由基聚合（ATRP）,成功得到以PVDF-HFP为主链,侧链含磺酸基团的接枝聚合物PVDF-HFP-g-PSSA和PVDF-HFP-g-PSPMA作为质子交换膜。通过红外、核磁对PVDF-HFP-g-PSSA和PVDF-HFP-g-PSPMA的结构进行表征。反应不同时间得到的PVDF-HFP-g-PSSA,其离子交换容量为0.045-0.272meq/g,质子传导率为1.85×10-4-9.8×10-4S/cm。反应不同时间得到的PVDF-HFP-g-PSPMA,其离子交换容量为0.051-0.59meq/g,质子传导率为2.58×10-4-3.09×10-3S/cm。用双（β-酮萘胺）镍（Ⅱ）、B（C6F5）3及AlEt3三元催化体系催化降冰片烯及其衍生物的加成聚合,制备聚降冰片烯衍生物聚（降冰片烯-co-2-降冰片烯-5-甲醇）（PNB-OH）。通过PNB-OH与2-溴-2-甲基丙酰溴反应得到聚[降冰片烯-co-2-降冰片烯-5-（2-溴-2-甲基丙酸甲酯）]Br-PNB以引发SSA或SPMA的原子转移自由基聚合,得到以聚降冰片烯为主链的侧链含磺酸基团的接枝聚合物。通过红外、核磁对产物的结构进行表征。通过滴定测定目标产物的离子交换容量（IEC）,其中PNB-g-PSPMA的IEC值为0.787meq/g,PNB-g-PSSA的IEC达到1.05meq/g。因此可展望其作为燃料电池质子交换膜材料有好的应用前景。
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