CN116636055A - 基于聚芴的阴离子交换复合膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制备阴离子交换复合膜的技术，所述阴离子交换复合膜包括：多孔聚合物载体；以及形成在所述载体上的基于聚芴的阴离子交换膜或具有交联结构的基于聚芴的阴离子交换膜。其中，所述阴离子交换复合膜应用于碱性燃料电池、水电解、二氧化碳还原、金属‑空气电池等。根据本发明的包含多孔聚合物载体的基于聚芴的阴离子交换复合膜具有显著改善的机械性能、尺寸稳定性、耐久性、长期稳定性等。
Description
技术领域
本公开涉及基于聚芴的阴离子交换复合膜及其制备方法，更具体地涉及制备阴离子交换复合膜的技术，所述阴离子交换复合膜包括：多孔聚合物载体；以及浸渍在所述多孔聚合物载体中的基于聚芴的阴离子交换膜或具有交联结构的基于聚芴的阴离子交换膜，并且将所述阴离子交换复合膜应用于碱性燃料电池、水电解、二氧化碳还原、金属-空气电池等。
背景技术
聚合物电解质膜燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell，PEMFC)由于具有相对高的电流密度和环境友好的优点而得到了广泛研究。特别地，以Nafion为代表的基于全氟烃的质子交换膜已经主要用作聚合物电解质膜。尽管Nafion膜具有优异的化学稳定性和高离子电导性，但是它非常昂贵并且具有低的玻璃转变温度。因此，代替Nafion的研究正在积极进行，包括基于芳香烃的聚合物电解质膜的开发等。
最近，使用阴离子交换膜并在碱性环境下操作的碱性膜燃料电池(AlkalineMembrane Fuel Cell，AMFC)引起了关注。特别地，碱性膜燃料电池正在被不断地研究，因为廉价的非贵重金属(如镍、锰等)可以代替铂用作电极催化剂，并且与聚合物电解质膜燃料电池相比，它们表现出优异的性能和显著高的成本竞争力。
对于应用于碱性膜燃料电池的阴离子交换膜，主要使用了具有芳基醚主链的聚合物，如聚芳醚砜、聚苯醚、聚醚醚酮等。此外，虽然已知使用疏水性交联剂(如1，5-二溴戊烷、1，6-二溴己烷和1，6-己二胺)的交联阴离子交换膜，但是疏水性阴离子交换膜在阴离子交换燃料电池中使用时具有离子电导性低、柔韧性有限、溶解度低等问题。另外，因为现有的阴离子交换膜在化学稳定性(在80℃时1M NaOH溶液中少于500小时)和机械性质(抗拉强度<30MPa)方面受到限制，所以当它们用于燃料电池时，功率密度低(0.1-0.5Wcm-2)并且电池耐久性下降。
此外，现有的阴离子交换膜由于吸水率和溶胀率高而具有差的尺寸稳定性。众所周知，这些不令人满意的物理性质源于以下事实：阴离子交换膜大多是单层膜的形式。此外，由于阴离子交换复合膜在制备过程中具有多孔载体不容易浸渍在聚合物溶液中的问题，因此有必要对其进行改进。
本公开的发明人始终在研究以扩展具有优异的热稳定性和化学稳定性以及机械性质的芳香族聚合物离子交换膜的应用。因此，他们已经注意到，通过在多孔聚合物载体上形成由基于聚芴的共聚物或具有交联结构的基于聚芴的共聚物(其在聚合物主链中没有芳基醚键并且在重复单元中引入了哌啶鎓基(piperidinium group))获得的阴离子交换膜而制备的复合膜，具有显著改善的机械性能、尺寸稳定性、耐久性、长期稳定性等，并且可以商业化，并且完成了本公开。
[相关技术的参考文献]
[专利文件]
专利文件1，韩国专利公开号10-2018-0121961。
专利文件2，国际专利公开号WO 2019/068051。
专利文件3，中国专利登记号CN 106784946。
专利文件4，中国专利登记号CN 108164724。
发明内容
技术问题
本公开旨在提供一种具有显著改善的机械性能、尺寸稳定性、耐久性、长期稳定性等的基于聚芴的阴离子交换复合膜及其制备方法。
本公开还涉及将基于聚芴的阴离子交换复合膜应用于碱性燃料电池、水电解、二氧化碳还原和金属-空气电池。
技术方案
本公开提供了一种基于聚芴的阴离子交换复合膜，包括：多孔聚合物载体；以及浸渍在所述多孔聚合物载体中的基于聚芴的阴离子交换膜或具有交联结构的基于聚芴的阴离子交换膜。
多孔聚合物载体选自由以下组成的组：聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯和聚(全氟烷基乙烯基醚)。
多孔聚合物载体具有0.01-0.5μm的孔径和50-90％的孔隙率。
多孔聚合物载体被氟化或亲水化。
所述基于聚芴的阴离子交换膜是由<化学式1>表示的具有重复单元的基于聚芴的共聚物离子交联聚合物：
<化学式1>
在化学式1中，
A、B、C和D片段中的每一个独立地是选自下列化学式的化合物，它们可以彼此相同或不同：
(R为H或CH3)，
(R为H或CH3)，
它们中的至少一个为(R为H或CH3)，以及
x、y、z和m是聚合物离子交联聚合物的重复单元中的摩尔比，x+y+z+m＝1。
具有交联结构的基于聚芴的阴离子交换膜是一种基于聚芴的交联共聚物，其选自由<化学式2>至<化学式6>表示的具有交联结构的共聚物：
<化学式2>
<化学式3>
<化学式4>
<化学式5>
<化学式6>
在<化学式2>至<化学式6>中，
芳基-1和芳基-2各自独立地选自芴基、苯基、联苯基、三联苯基和四联苯基，它们中的至少一个为芴基，
R为H或CH3，
x表示交联度，
表示基于铵的交联剂，
n是从1到15的整数。
本公开还提供了一种制备基于聚芴的阴离子交换复合膜的方法，其包括：(I)制备多孔聚合物载体的步骤；(II)通过向聚合物溶液中添加助溶剂获得离子交联聚合物溶液的步骤，其中，由<化学式1>表示的基于聚芴的共聚物或选自由<化学式2>至<化学式6>表示的那些的基于聚芴的交联共聚物溶解于有机溶剂中；以及(III)将离子交联聚合物溶液流延(cast)在多孔聚合物载体上，然后对其浸渍并干燥的步骤。
所述步骤(I)的多孔聚合物载体的表面被氟化或亲水化。
所述步骤(II)的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或二甲基甲酰胺。
所述步骤(II)的助溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
在所述步骤(II)中添加的助溶剂的量为基于所述聚合物溶液的2-25wt％。
本公开还提供了一种用于碱性燃料电池的膜电极组件，其包含基于聚芴的阴离子交换复合膜。
本公开还提供了包含基于聚芴的阴离子交换复合膜的碱性燃料电池。
本公开还提供了包含基于聚芴的阴离子交换复合膜的水电解装置。
有益效果
根据本公开的包含多孔聚合物载体的基于聚芴的阴离子交换复合膜具有显著改善的机械性能、尺寸稳定性、耐久性、长期稳定性等。
此外，本公开的包含多孔聚合物载体的基于聚芴的阴离子交换复合膜可以应用于碱性燃料电池、水电解装置、二氧化碳还原、金属-空气电池等。
此外，根据本公开的阴离子交换复合膜的制备方法，由于通过表面处理载体和使用助溶剂改善了离子交联聚合物溶液的浸渍程度，因此大规模生产是可能的。
附图说明
图1显示了根据本公开的示例性实施例获得的基于聚芴的阴离子交换复合膜的照片图像。
图2A至2C显示了实施例1-3中制备的阴离子交换复合膜、比较例1中制备的阴离子交换膜和作为对照组的多孔聚乙烯载体的透光率(厚度＝20μm)(UV透光率测量结果(图2A)、照片图像(图2B)、扫描电子显微镜(SEM)图像(图2C))。
图3显示了实施例2中制备的阴离子交换复合膜的表面和截面扫描电子显微镜(SEM)图像。
图4显示了实施例2-5中制备的阴离子交换复合膜、比较例1中制备的阴离子交换复合膜、比较例2中制备的阴离子交换复合膜和作为对照组的多孔聚乙烯载体的机械性能。
图5显示了示出实施例2中制备的阴离子交换复合膜、比较例2中制备的阴离子交换复合膜和作为对照组的多孔聚乙烯载体的热稳定性的热重分析(TGA)结果。
图6显示了实施例3中制备的阴离子交换复合膜和比较例1中制备的阴离子交换膜的尺寸稳定性。
图7显示了实施例2中制备的阴离子交换复合膜、比较例1中制备的阴离子交换膜和作为对照组的市售的阴离子交换膜(FAA-3-50)的氢渗透性和水渗透性。
图8显示了实施例2中制备的阴离子交换复合膜以及比较例2和3中制备的阴离子交换复合膜的燃料电池性能。
图9显示了实施例1中制备的阴离子交换复合膜和比较例1中制备的阴离子交换膜的燃料电池性能。
具体实施方式
在下文中，详细描述了根据本公开的基于聚芴的阴离子交换复合膜及其制备方法。
本公开提供了一种基于聚芴的阴离子交换复合膜，包括：多孔聚合物载体；以及浸渍在多孔聚合物载体中的基于聚芴的阴离子交换膜或具有交联结构的基于聚芴的阴离子交换膜。
首先，尽管不限于此，多孔聚合物载体可以选自由以下组成的组：聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯和聚(全氟烷基乙烯基醚)。
此外，更具体地，多孔聚合物载体可以具有0.01-0.5μm的孔径和50-90％的孔隙率，以用于稳定浸渍基于聚芴的共聚物或基于聚芴的交联共聚物的离子交联聚合物溶液。
此外，尽管多孔聚合物载体大部分是疏水性的，但是多孔聚合物载体的表面可以被氟化或亲水化，以通过提高多孔聚合物载体与基于聚芴的共聚物或基于聚芴的交联共聚物之间的亲和力，通过其离子交联聚合物溶液的稳定浸渍形成无缺陷的阴离子交换膜。
具体地，氟化如下进行。在多孔聚合物载体浸入乙醇溶液中之后，于-10℃至25℃通过超声分散，取出多孔聚合物载体并在室温下干燥。随后，将干燥的多孔聚合物载体放入真空室中，并通过用氮气吹扫在该室内产生惰性气氛。然后，通过以1L/min的速率向真空室中供应氟气(大气压下500±15ppm F2/N2)，在室温下直接氟化表面5-60分钟，可以获得氟化的多孔聚合物载体。使用填充有活性炭的洗涤器，用氮气去除残留的氟气。
并且，可以通过用C1-3亲水性烷基醇或亲水性聚合物(如多巴胺或聚乙烯醇)涂覆多孔聚合物载体的表面来进行亲水化。
此外，所述基于聚芴的阴离子交换膜可以是具有由<化学式1>表示的重复单元的基于聚芴的共聚物离子交联聚合物：
<化学式1>
在化学式1中，
A、B、C和D片段中的每一个独立地是选自下列化学式的化合物，它们可以彼此相同或不同：
(R为H或CH3)，
(R为H或CH3)，
它们中的至少一个为(R为H或CH3)，以及
x、y、z和m是聚合物离子交联聚合物的重复单元中的摩尔比，x+y+z+m＝1。
由<化学式1>表示的具有重复单元的基于聚芴的共聚物离子交联聚合物已经由本公开的发明人在新的基于聚芴的共聚物离子交联聚合物、阴离子交换膜及其制备方法(韩国专利公开号10-2021-0071810)中公开。通过该方法制备的基于聚芴的共聚物离子交联聚合物用于本公开。
此外，具有交联结构的基于聚芴的阴离子交换膜可以是一种基于聚芴的交联共聚物，其选自由<化学式2>至<化学式6>表示的具有交联结构的共聚物：
<化学式2>
<化学式3>
<化学式4>
<化学式5>
<化学式6>
在<化学式2>至<化学式6>中，
芳基-1和芳基-2各自独立地选自芴基、苯基、联苯基、三联苯基和四联苯基，它们中的至少一个为芴基，
R为H或CH3，
x表示交联度，
表示基于铵的交联剂，并且
n是从1到15的整数。
选自由<化学式2>至<化学式6>表示的具有交联结构的基于聚芴的交联共聚物通过用具有至少一个铵阳离子的化合物交联基于聚芴的共聚物(如韩国专利公开号10-2021-0071810中公开的聚(芴-共-三联苯N-甲基哌啶)[PFTM])来制备。
在<化学式2>至<化学式6>中，可以通过用作交联剂的具有至少一个铵阳离子的多铵化合物的量来调节表示交联度的x。交联度可以具体为5-20％。如果交联度低于5％，则通过交联对物理性能的改善可能不显著。并且，如果交联度超过20％，则交联共聚物可能不会完全溶解在有机溶剂中，并且可能不会发生交联。
此外，本公开提供了一种制备基于聚芴的阴离子交换复合膜的方法，其包括：(I)制备多孔聚合物载体的步骤；(II)通过向聚合物溶液中添加助溶剂获得离子交联聚合物溶液的步骤，其中，由<化学式1>表示的基于聚芴的共聚物或选自由<化学式2>至<化学式6>表示的那些基于聚芴的交联共聚物溶解于有机溶剂中；以及(III)将离子交联聚合物溶液流延在多孔聚合物载体上，然后将其浸渍并干燥的步骤。
根据上述方法，步骤(I)的多孔聚合物载体的表面可以被氟化或亲水化。
此外，步骤(II)的有机溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或二甲基甲酰胺，特别是二甲基亚砜。
此外，根据本公开，通过向聚合物溶液中添加助溶剂获得离子交联聚合物溶液，其中，由<化学式1>表示的基于聚芴的共聚物或选自由<化学式2>至<化学式6>表示的那些基于聚芴的交联共聚物溶解于有机溶剂中，从而在复合膜制备过程中改善离子交联聚合物溶液在多孔聚合物载体中的浸渍。这是根据本公开的制备阴离子交换复合膜的方法的关键技术特征。因为复合膜可以通过将聚合物溶液流延在多孔聚合物载体上的简单方法获得，所以制备过程简单，并且使用高浓度溶液的大规模生产是可能的。
本公开的发明人在选择助溶剂的过程中测量了各种有机溶剂的接触角，并计算了与多孔聚合物载体的界面张力。已经发现甲醇、乙醇或异丙醇，特别是乙醇，可以用作助溶剂。
具体地，在步骤(II)中添加的助溶剂的量可以是基于聚合物溶液的2-25wt％。如果助溶剂的量小于基于聚合物溶液的2wt％，则离子交联聚合物溶液可能不易于浸渍在多孔聚合物载体中。并且，如果该量超过25wt％，可能难以获得高浓度的聚合物溶液。
此外，本公开提供了一种用于碱性燃料电池的膜电极组件，其包含基于聚芴的阴离子交换复合膜。
此外，本公开提供了包含基于聚芴的阴离子交换复合膜的碱性燃料电池。
此外，本公开提供了包含基于聚芴的阴离子交换复合膜的水电解装置。
在下文中，参考附图具体描述了本公开的实施例和比较例。
[制备实施例]基于聚芴的共聚物离子交联聚合物(PFTP)的制备
在向双颈烧瓶中添加作为单体的9,9’-二甲基芴(0.2914g，1.5mmol)和作为共聚单体的三联苯(3.105g，13.5mmol)和1-甲基-4-哌啶酮(1.919mL，16.5mmol，1.1eq)后，通过添加二氯甲烷(13mL)并通过搅拌溶解单体形成溶液。将溶液冷却至1℃后，通过向溶液中缓慢添加三氟乙酸(1.8mL，～1.5eq)和三氟甲磺酸(12mL，9eq)的混合物并搅拌混合物24小时，而获得粘性溶液。通过用2M NaOH溶液沉淀粘性溶液，用去离子水洗涤若干次，并在80℃的烘箱中干燥来制备固体形式的聚(芴-共-三联苯-N-甲基哌啶)(收率>95％)，并将其命名为PFTM。
接着，通过在80℃将所制备的PFTM(4g)溶解在作为助溶剂的二甲基亚砜(40mL)和三氟乙酸(0.5mL)的混合物中，获得聚合物溶液，并将其冷却至室温。随后，通过向聚合物溶液中添加K2CO3(2.5g)和碘甲烷(2mL，3eq)并进行反应48小时，而形成季哌啶鎓盐。接着，通过用乙酸乙酯沉淀聚合物溶液，然后过滤，用去离子水洗涤若干次，并在80℃的真空烘箱中干燥24小时，而制备固体形式的聚(芴-共-三联苯-N,N-二甲基哌啶鎓)共聚物离子交联聚合物(收率>90％)，并将其命名为PFTP。
[实施例1]阴离子交换复合膜(RCM)的制备
准备多孔聚乙烯载体(W-PE)(购自W-Scope，厚度＝10μm或20μm)。通过将3.3wt％的乙醇作为助溶剂添加到10wt％的聚合物溶液中而获得离子交联聚合物溶液，其中，将制备实施例中获得的PFTP溶解在二甲基亚砜中。将多孔聚乙烯载体(根据上述方法可以进行氟化或亲水化)固定在玻璃板上后，使用注射器将离子交联聚合物溶液均匀地散布在载体上进行浸渍。然后，通过在80℃的烘箱中干燥24小时，然后在80℃的真空烘箱中进一步干燥24小时，制备阴离子交换复合膜(3.3％PFTP@W-PE)。
[实施例2]阴离子交换复合膜(RCM)的制备
除了通过添加基于聚合物溶液的10wt％的乙醇获得离子交联聚合物溶液以外，以与实施例1中相同的方式制备阴离子交换复合膜(10％PFTP@W-PE)。
[实施例3]阴离子交换复合膜(RCM)的制备
除了通过添加基于聚合物溶液的15wt％的乙醇获得离子交联聚合物溶液以外，以与实施例1中相同的方式制备阴离子交换复合膜(15％PFTP@W-PE)。
[实施例4]阴离子交换复合膜(RCM)的制备
除了通过添加基于聚合物溶液的20wt％的乙醇获得离子交联聚合物溶液以外，以与实施例1中相同的方式制备阴离子交换复合膜(20％PFTP@W-PE)。
[实施例5]阴离子交换复合膜(RCM)的制备
除了通过添加基于聚合物溶液的25wt％的乙醇获得离子交联聚合物溶液以外，以与实施例1中相同的方式制备阴离子交换复合膜(25％PFTP@W-PE)。
[比较例1]阴离子交换膜的制备
通过将制备实施例中获得的PFTP溶解在二甲基亚砜中，制备3.2wt％的聚合物溶液。随后，用注射器收集聚合物溶液并用0.4μm过滤器过滤后，将所得透明溶液流延在14×21cm的玻璃板上。通过在85℃烘箱中干燥流延溶液24小时缓慢去除溶剂，然后通过在150℃真空烘箱中加热24小时完全去除溶剂，获得基于聚芴的阴离子交换膜(PFTP单层膜)。
[比较例2]阴离子交换复合膜(RCM)的制备
除了不添加乙醇作为助溶剂以外，以与实施例1中相同的方式制备阴离子交换复合膜(PFTP@W-PE)。
[比较例3]阴离子交换复合膜(RCM)的制备
除了使用购自S的多孔聚合物载体以外，以与实施例1中相同的方式制备阴离子交换复合膜(PFTP@S-PE)。
[测试实施例]
实施例1-3和比较例1-3中制备的阴离子交换复合膜的机械性能、形态、离子交换性能、吸水率、溶胀率、离子电导性、燃料电池性能等由本公开的发明人通过韩国专利公开号10-2021-0071810中描述的方法进行评估和测量。
图1显示了根据本公开的示例性实施例获得的基于聚芴的阴离子交换复合膜的照片图像。
图2A至2C显示了实施例1-3中制备的阴离子交换复合膜、比较例1中制备的阴离子交换膜和作为对照组的多孔聚乙烯载体的透光率(厚度＝20μm)(UV透光率测量结果(图2A)、照片图像(图2B)、扫描电子显微镜(SEM)图像(图2C))。可以看出，当使用乙醇作为助溶剂时，透光率增加，并且浸渍度提高。
图3显示了实施例2中制备的阴离子交换复合膜的表面和截面扫描电子显微镜(SEM)图像。
如图3所示，在实施例2中制备的阴离子交换复合膜的表面均匀地形成而不开裂。此外，从截面图像可以看出，载体位于中心，并且上下均匀涂覆，具有相同厚度。
此外，在表1中显示了实施例2中制备的阴离子交换复合膜和比较例1中制备的阴离子交换膜的离子交换容量(IEC)、80℃的吸水率(WU)、溶胀率(SR)、30℃的离子电导性(σ)、抗拉强度(TS)、断裂伸长率(EB)和透光率(T)的测量结果。
图4显示了实施例2-5中制备的阴离子交换复合膜、比较例1中制备的阴离子交换复合膜、比较例2中制备的阴离子交换复合膜和作为对照组的多孔聚乙烯载体的机械性能。
图5显示了示出实施例2中制备的阴离子交换复合膜、比较例2中制备的阴离子交换复合膜和作为对照组的多孔聚乙烯载体的热稳定性的热重分析(TGA)结果。
[表1]
a：W-PE厚度＝20μm，b：W-PE厚度＝10μm
如表1和图4所示，根据本公开制备的阴离子交换复合膜表现出优异的机械性能，与市售的阴离子交换复合膜或单膜型阴离子交换膜相比，抗拉强度增加了1.7倍或更多，断裂伸长率增加了2.5倍或更多，这可能是因为在复合膜的制备过程中由于添加助溶剂(如乙醇)而显著提高了浸渍度。
此外，从图5所示的热重分析结果可以看出，根据本公开制备的阴离子交换复合膜也是热稳定的。
图6显示了实施例3中制备的阴离子交换复合膜和比较例1中制备的阴离子交换膜的尺寸稳定性。可以看出，与单膜型阴离子交换膜相比，阴离子交换复合膜显示出非常优异的尺寸稳定性，吸水率降低到1/3或更低，溶胀率降低到1/5或更低。
图7显示了实施例2中制备的阴离子交换复合膜、比较例1中制备的阴离子交换膜和作为对照组的市售的阴离子交换膜(FAA-3-50)的氢渗透性和水渗透性。由于阴离子交换复合膜在75-100％相对湿度(RH)的正常燃料电池操作条件下表现出非常低的氢渗透性，预计燃料的交叉(crossover)将减少。
图8显示了实施例2中制备的阴离子交换复合膜以及比较例2和3中制备的阴离子交换复合膜的燃料电池性能。即使在铂族金属催化剂电极(Pt-Ru/C阳极、Pt/C阴极)和80℃、A/C 1.3/1.3背压、H2-O2或H2-空气(无CO2)气氛的条件下，实施例2中制备的阴离子交换复合膜也显示出优异的性能和理想的曲线。据认为，此结果是由于在复合膜的制备过程中添加了助溶剂(如乙醇)而显著增加了浸渍，从而增强了离子转移而引起的。
图9显示了实施例1中制备的阴离子交换复合膜和比较例1中制备的阴离子交换膜的燃料电池性能。与单膜型阴离子交换膜相比，根据本公开的阴离子交换复合膜还显示出优异的耐久性，在约130小时或更长时间内没有电压降。
因此，因为在制备过程中通过添加助溶剂大大提高了浸渍度，故根据本公开的阴离子交换复合膜可以大规模生产；并且因为机械性能、尺寸稳定性、耐久性、长期稳定性等显著提高，该阴离子交换复合膜可以应用于碱性燃料电池、水电解装置、二氧化碳还原、金属-空气电池等。
Claims (14)
1.一种基于聚芴的阴离子交换复合膜，包括：
多孔聚合物载体；以及
浸渍在所述多孔聚合物载体中的基于聚芴的阴离子交换膜或具有交联结构的基于聚芴的阴离子交换膜。
2.根据权利要求1所述的基于聚芴的阴离子交换复合膜，其中，所述多孔聚合物载体选自由以下组成的组：聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯和聚(全氟烷基乙烯基醚)。
3.根据权利要求1所述的基于聚芴的阴离子交换复合膜，其中，所述多孔聚合物载体具有0.01-0.5μm的孔径和50-90％的孔隙率。
4.根据权利要求1所述的基于聚芴的阴离子交换复合膜，其中，所述多孔聚合物载体被氟化或亲水化。
5.根据权利要求1所述的基于聚芴的阴离子交换复合膜，其中，所述基于聚芴的阴离子交换膜是由<化学式1>表示的具有重复单元的基于聚芴的共聚物离子交联聚合物：
<化学式1>
其中
A、B、C和D片段中的每一个独立地是选自下列化学式的化合物，它们能够彼此相同或不同：
(R为H或CH3)，
(R为H或CH3)，
它们中的至少一个为(R为H或CH3)，以及
x、y、z和m是聚合物离子交联聚合物的重复单元中的摩尔比，x+y+z+m＝1。
6.根据权利要求1所述的基于聚芴的阴离子交换复合膜，其中，所述具有交联结构的基于聚芴的阴离子交换膜是基于聚芴的交联共聚物，其选自由<化学式2>至<化学式6>表示的具有交联结构的共聚物：
<化学式2>
<化学式3>
<化学式4>
<化学式5>
<化学式6>
其中
芳基-1和芳基-2各自独立地选自芴基、苯基、联苯基、三联苯基和四联苯基，它们中的至少一个为芴基，
R为H或CH3，
x表示交联度，
表示基于铵的交联剂，并且
n是从1到15的整数。
7.一种制备基于聚芴的阴离子交换复合膜的方法，包括：
(I)制备多孔聚合物载体的步骤；
(II)通过向聚合物溶液中添加助溶剂获得离子交联聚合物溶液的步骤，其中，权利要求5的由<化学式1>表示的所述基于聚芴的共聚物或权利要求6的选自由<化学式2>至<化学式6>表示的那些的基于聚芴的交联共聚物溶解于有机溶剂中；以及
(III)将离子交联聚合物溶液流延在多孔聚合物载体上，然后将其浸渍并干燥的步骤。
8.根据权利要求7所述的制备基于聚芴的阴离子交换复合膜的方法，其中，所述步骤(I)的所述多孔聚合物载体的表面被氟化或亲水化。
9.根据权利要求7所述的制备基于聚芴的阴离子交换复合膜的方法，其中，所述步骤(II)的所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或二甲基甲酰胺。
10.根据权利要求7所述的制备基于聚芴的阴离子交换复合膜的方法，其中，所述步骤(II)的所述助溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇。
11.根据权利要求7所述的制备基于聚芴的阴离子交换复合膜的方法，其中，在所述步骤(II)中添加的所述助溶剂的量为基于所述聚合物溶液的2-25wt％。
12.一种用于碱性燃料电池的膜电极组件，包含根据权利要求1至6中任一项所述的基于聚芴的阴离子交换复合膜。
13.一种碱性燃料电池，包含根据权利要求1至6中任一项所述的基于聚芴的阴离子交换复合膜。
14.一种水电解装置，包含根据权利要求1至6中任一项所述的基于聚芴的阴离子交换复合膜。
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