AEM主要由陰離子導(dǎo)電基團(tuán)(ACG)和特定聚合物骨架組成。

AEM中常涉及新的ACG的合成，季銨(QA)基團(tuán)是AEM的常規(guī)ACG，因?yàn)閹в衅S基鹵化物基團(tuán)的聚合物前體和三甲胺(TMA)較易反應(yīng)，然而，低陰離子電導(dǎo)率和對(duì)高堿性環(huán)境不足耐受性的缺點(diǎn)已經(jīng)阻礙了AEM的開發(fā)和商業(yè)化。

為了解決這些問(wèn)題，許多文獻(xiàn)報(bào)道研究了具有不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的各種叔胺作為ACG的前體。其中包括一些N,N,N,N-四甲基-1,6-二氨基己烷(TMHDA)，1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷(DABCO)，六亞甲基四胺[27]，和N,N,N,N-四甲基-1,2-二亞甲基。

另外，胍鎓陽(yáng)離子、咪唑陽(yáng)離子、吡啶等含氮共軛分子可以作為是AEM的電位ACG。

另外，Hickner等[28]通過(guò)二環(huán)戊二烯和具有水溶性雙(三吡啶)釕(II)絡(luò)合物的降冰片烯單體的共聚和交聯(lián)來(lái)制備金屬陽(yáng)離子官能化的AEM，氫氧化物電導(dǎo)率能達(dá)到27mS·cm-1，同時(shí)具有一定的耐堿性。

緊接著，Kwasny等認(rèn)為這些結(jié)果表明基于金屬陽(yáng)離子的AEM不限于釕，合成了具有不同金屬陽(yáng)離子的AEM，結(jié)果表示金屬對(duì)水吸收和機(jī)械性能具有最小的影響，同時(shí)還保持優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。因此，這表明基于金屬陽(yáng)離子的聚電解質(zhì)可以用作AEM的潛在候選。

此外，骨架在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性也是至關(guān)重要的，若聚合物骨架發(fā)生降解，將直接影響膜的機(jī)械性能和電導(dǎo)率。

圖3聚砜類結(jié)構(gòu)

聚砜類(polysulfone，PSU，圖3)是最常用的骨架，優(yōu)點(diǎn)突出，在堿性環(huán)境下化學(xué)性能較穩(wěn)定，季銨型的聚砜類的陰離子傳導(dǎo)率能夠達(dá)到10mS·cm-1，且其燃料電池功率密度可達(dá)315mW·cm-2;其缺點(diǎn)是在水中溶脹率與吸水率過(guò)大，機(jī)械性能下降明顯。

圖4溴化聚2,6-二甲基對(duì)苯氧化物結(jié)構(gòu)

聚2,6-二甲基對(duì)苯氧化物(Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenyleneoxide)，PPO，圖4)具有優(yōu)良的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，也常作為易溴化、進(jìn)而功能化的骨架聚合物，徐銅文等[32]以PPO為基膜，利用季胺化和氯乙?；确椒ǎ铣闪艘幌盗幸訮PO為基礎(chǔ)的新型陰離子交換膜。

圖5聚醚醚酮結(jié)構(gòu)

聚酮類也可作為AEM骨架，如聚醚醚酮(poly(etheretherketone),PEEK，圖5)的咪唑型離子交換膜在20℃時(shí)的離子傳導(dǎo)率可達(dá)52mS·cm-1，聚醚酮型化合物的缺點(diǎn)在于羰基的吸電子效應(yīng)使得離子傳導(dǎo)率下降。

圖6聚苯并咪唑結(jié)構(gòu)

由于聚苯并咪唑(poly(2,2′-m-phenylene-5,5′-bibenz?imidazole)，PBI，圖6)本身有較高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度，因此也是常用的AEM骨架。