《表1 2-PAES-QA-xx、2-PAES-Im-xx膜的IEC值、吸水率、溶胀率、离子电导率及活化能(Ea)》

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《含双阳离子梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的合成与性能》

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a)IEC理论值由投料比计算得到；b)IEC实验值由滴定方法确定

采用莫尔滴定测定了Br–形式梳型聚芳醚砜阴离子交换膜的离子交换容量（IEC），如表1所示，2-PAES-QA-xx膜的IEC值介于1.28～1.62 mmol/g之间，2-PAES-Im-xx膜介于1.24～1.56 mmol/g之间.水分子在离子传输中起到运输载体的作用，对膜的尺寸稳定性、机械性能及电化学性能等也有很大的影响.过高的吸水率会导致膜的过度溶胀，使得薄膜的尺寸稳定和力学性能变差.因此，阴离子交换膜应用于燃料电池要求膜具有高的离子电导率和好的尺寸稳定性，并要求在尽可能低的吸水率和溶胀率下具有较好的离子传导率[19].阴离子交换膜2-PAES-QA-xx和2-PAES-Im-xx的吸水率测试结果分别如表1和图4（a），（b）所示.从图表中可以看到，制得的阴离子交换膜的吸水率均随着IEC值的增大和温度的升高而不断增加，60°C时两类膜的吸水率分别在15.2wt%～24.4wt%和12.1wt%～21.2wt%.表1的结果表明，在IEC值相近的阴离子交换膜2-PAES-QA-xx和2-PAES-Im-xx中，2-PAES-QA-xx膜的吸水率比2-PAES-Im-xx膜高，且温度越高吸水率增加得越明显.60°C时2-PAES-Im-60膜（1.56 mmol/g）的吸水率为24.4wt%，2-PAES-QA-60膜（1.62 mmol/g）的吸水率为21.2wt%，这是由于侧基苯环上咪唑基团的引入，共轭咪唑环可以削弱与水分子之间的相互作用，从而抑制过度的水吸收[20].两类阴离子交换膜的溶胀率如表1和图4（c）所示其结果与吸水率相似，咪唑盐阴离子交换膜的溶胀率比季铵阴离子交换膜低，60°C时两类膜的溶胀率分别为5.3%～7.5%和4.3%～6.7%.