【摘要】：質(zhì)子交換膜作為質(zhì)子交換膜燃料電池的核心部件,兼?zhèn)鋫鬟f質(zhì)子與阻隔燃料和氧化劑的作用,其性能的好壞直接影響著質(zhì)子交換膜燃料電池的應(yīng)用。目前,應(yīng)用最廣泛的質(zhì)子交換膜是已經(jīng)商業(yè)化的杜邦公司生產(chǎn)的Nafion全氟磺酸膜,該膜本身具有優(yōu)異的質(zhì)子傳導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性以及機(jī)械性能,從而備受青睞。但是昂貴的成本,較高的甲醇滲透性阻礙了Nafion膜的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用,故而人們把尋找能夠替代Nafion膜的聚合物材料作為主要研究方向�；腔鄯济淹渴且环N性能優(yōu)異的工程材料,其出色的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和低廉的價(jià)格,使其被認(rèn)為是Nafion最有潛力的替代材料。然而傳統(tǒng)的質(zhì)子交換膜當(dāng)溫度高于80℃時(shí),體系內(nèi)水份快速流失,質(zhì)子載體的減少直接影響膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率。并且質(zhì)子的傳遞與甲醇的滲透途徑相同,所以質(zhì)子傳導(dǎo)率較高時(shí)常伴隨著甲醇滲透系數(shù)過高的問題。研究者們想要建立一條不依靠水的質(zhì)子傳輸通道,希望通過這種手段打破質(zhì)子傳導(dǎo)率和甲醇滲透率之間的限制,并且擺脫質(zhì)子傳遞對(duì)水的依賴。本文首先制備出了含有羧基基團(tuán)的磺化聚芳醚酮砜聚合物,然后通過接枝的手段將4-氨基吡啶固定到聚合物鏈上,希望接枝后的緊密結(jié)構(gòu)能夠有效地降低甲醇的滲透,同時(shí)利用氮雜環(huán)兼?zhèn)涞馁|(zhì)子導(dǎo)體與受體的特性,構(gòu)建一條只能傳遞質(zhì)子的新的質(zhì)子傳輸途徑。通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)隨著吡啶接枝量的增加,25℃時(shí)膜的甲醇滲透系數(shù)由8.17×10~(-7)cm~2s~(-1)顯著降低到8.92×10~(-8)cm~2s~(-1)。膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率和相對(duì)選擇性與接枝吡啶含量呈正相關(guān)。其中,SPP-4膜在100℃時(shí)質(zhì)子電導(dǎo)率最高,為0.088 S cm~(-1)。為了進(jìn)一步提高膜在中高溫條件下的質(zhì)子傳導(dǎo)率,我們選用5-氨基四唑作為新的接枝物。因?yàn)榕c4-氨基吡啶(9.114)相比5-氨基四唑(8.1)具有更小的PKa值,從而解離程度更高,高的解離程度會(huì)降低溶劑效應(yīng),使質(zhì)子的遷移更加容易。并且5-氨基四唑環(huán)上有4個(gè)N原子,就會(huì)為質(zhì)子的傳遞提供更多的跳躍位點(diǎn)。通過與SPP-y膜的比較發(fā)現(xiàn)SPAT-4膜在100℃時(shí)質(zhì)子傳導(dǎo)率最高達(dá)到了0.0933 S cm~(-1),明顯高于SPP-4膜,并且具有更高的相對(duì)選擇性。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM911.4;TB383.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳誠;賈麗霞;;仿生氧交換膜技術(shù)的進(jìn)展及對(duì)功能紡織品的啟示[J];上海紡織科技;2015年07期

2 孫紅;欒麗華;吳鐵軍;唐玉蘭;王遜;;質(zhì)子交換膜中的傳質(zhì)分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2012年02期

3 崔春濤;浦鴻汀;;質(zhì)子交換膜中質(zhì)子輸送過程模擬的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2004年04期

4 吳凱;張祺;王建黎;;兩性質(zhì)子交換膜的研究進(jìn)展[J];高分子通報(bào);2017年12期

5 張?jiān)鲇?;氟離子交換膜[J];杭州化工;1991年04期

6 陳仕功;;高考新常態(tài)——有關(guān)交換膜的電解池試題[J];數(shù)理化解題研究;2016年10期

7 馬志鵠;;交換膜原理在電化學(xué)考題中的應(yīng)用[J];數(shù)理化解題研究(高中版);2011年03期

8 孫也斐;;高溫質(zhì)子交換膜技術(shù)改進(jìn)研究[J];應(yīng)用能源技術(shù);2018年09期

9 劉金宇;馮凱敏;丁黎明;王麗華;韓旭彤;黃慶林;;全釩液流電池用質(zhì)子交換膜的研究進(jìn)展[J];高分子通報(bào);2018年10期

10 王忱;陳成;;基于陶瓷電極的質(zhì)子交換膜在低溫常壓合成氨中的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2014年15期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 肖谷雨;談云龍;廖慧英;顏德岳;;磺酸側(cè)基分布對(duì)性能的調(diào)節(jié):聚芳醚氧膦基質(zhì)子交換膜[A];2015年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集——主題H 能源高分子[C];2015年

2 張燕梅;方軍;伍永彬;;用于堿性直接甲醇燃料電池的新型含氟陰離子交換膜的制備及表征[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十一屆全國(guó)氟化學(xué)會(huì)議論文摘要集[C];2010年

3 紀(jì)曉波;嚴(yán)六明;陸文聰;馬和平;;酸堿質(zhì)子交換膜中質(zhì)子動(dòng)力學(xué)行為及協(xié)同效應(yīng)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第14分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

4 李林繁;于洋;鄧波;虞鳴;謝雷東;李景燁;陸曉峰;;輻射接枝法制備質(zhì)子交換膜的研究[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告——中國(guó)核學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第一卷·第8冊(cè)）[C];2009年

5 石守穩(wěn);陳旭;;浸泡質(zhì)子交換膜力學(xué)性能及其微觀變形機(jī)理的研究[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

6 王誠;毛宗強(qiáng);徐景明;謝曉峰;郭建偉;孫大強(qiáng);;質(zhì)子交換膜燃料電池失效研究[A];第三屆全國(guó)氫能學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

7 王誠;毛宗強(qiáng);徐景明;郭建偉;孫大強(qiáng);;質(zhì)子交換膜燃料電池失效研究[A];中國(guó)太陽能學(xué)會(huì)2001年學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2001年

8 朱紅;張生生;康曉紅;申靚梅;張寧;;質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑研究新進(jìn)展[A];2005中國(guó)儲(chǔ)能電池與動(dòng)力電池及其關(guān)鍵材料學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

9 劉盛洲;張興鵬;印杰;;嵌段長(zhǎng)度對(duì)磺酸基嵌段共聚物質(zhì)子交換膜性能的影響研究[A];2006年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)論文集[C];2006年

10 肖谷雨;譚寧;馬旭輝;顏德岳;;磺化芳香族聚合物質(zhì)子交換膜的分子設(shè)計(jì)、合成及性能研究[A];2009年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 龐利萍;全熱交換膜給力建筑節(jié)能[N];中國(guó)化工報(bào);2015年

2 本報(bào)記者 李香才;質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)取得進(jìn)展[N];中國(guó)證券報(bào);2013年

3 記者 宋言榮 通訊員 馮埃生;我國(guó)首臺(tái)燃料電池電動(dòng)汽車實(shí)驗(yàn)成功[N];光明日?qǐng)?bào);2001年

4 記者 姚耀;國(guó)產(chǎn)質(zhì)子交換膜燃料電池驗(yàn)收[N];中國(guó)化工報(bào);2011年

5 記者 覃秘;高溫質(zhì)子交換膜技術(shù)獲突破 燃料電池商業(yè)化進(jìn)程有望提速[N];上海證券報(bào);2019年

6 記者 李小兵;攜手質(zhì)子交換膜新貴 百利科技切入氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈[N];上海證券報(bào);2019年

7 ;淺談質(zhì)子交換膜燃料電池構(gòu)成及關(guān)鍵輔助系統(tǒng)(下)[N];大同日?qǐng)?bào);2018年

8 本報(bào)記者 龐利萍;讓新能源汽車跑得更快更遠(yuǎn)[N];中國(guó)化工報(bào);2010年

9 杞人　燕婷;全球最大質(zhì)子交換膜燃料電池示范電站落戶廣州大學(xué)城[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

10 寧波海順;G復(fù)星 上升空間十分廣闊[N];上海證券報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 羅田偉;基于聚磷腈及聚醚醚酮結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜制備與性能研究[D];北京理工大學(xué);2017年

2 鄒功文;聚苯醚基質(zhì)子交換膜的制備與性能研究[D];中國(guó)石油大學(xué)（北京）;2017年

3 談云龍;含磺化三苯基氧膦的聚芳（硫）醚質(zhì)子交換膜的制備與性能[D];上海交通大學(xué);2017年

4 甄棟興;無機(jī)摻雜調(diào)控SPPESK質(zhì)子交換膜微觀結(jié)構(gòu)的研究[D];大連理工大學(xué);2018年

5 馮萌娜;碳納米材料/聚芳醚腈質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)與性能研究[D];電子科技大學(xué);2018年

6 劉晨光;用于質(zhì)子交換膜的磺化聚醚醚酮的合成和性能研究[D];吉林大學(xué);2005年

7 張建魯;質(zhì)子交換膜燃料電池電催化劑和陰極電極結(jié)構(gòu)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2005年

8 任素貞;直接甲醇燃料電池用新型質(zhì)子交換膜的研究[D];大連理工大學(xué);2006年

9 王哲;用于燃料電池質(zhì)子交換膜材料的系列磺化聚芳醚砜的合成與性能研究[D];吉林大學(xué);2006年

10 吳雪梅;磺化聚芳醚砜酮及其改性質(zhì)子交換膜的研究[D];大連理工大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王占;磺化苯并咔唑基聚醚砜多向質(zhì)子交換膜的制備與研究[D];福建師范大學(xué);2018年

2 吳洪秀;燃料電池用聚丙烯腈基交換膜的制備與性能[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2019年

3 王春梅;氮雜環(huán)接枝的磺化聚芳醚酮砜質(zhì)子交換膜的制備與性能研究[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2019年

4 劉暢;側(cè)鏈磺化聚芳醚酮砜及其復(fù)合型質(zhì)子交換膜的制備與性能研究[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2019年

5 王旭;具有優(yōu)異長(zhǎng)期穩(wěn)定性的聚苯并咪唑基離子交換膜的制備與性能研究[D];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué);2019年

6 管琪;質(zhì)子交換膜燃料電池氣體加濕控制策略的研究[D];武漢理工大學(xué);2018年

7 任學(xué)超;膦酸功能化硅氧烷/SPEEK質(zhì)子交換膜的制備與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2018年

8 肖飛虎;質(zhì)子交換膜的親疏水性研究[D];武漢理工大學(xué);2018年

9 劉小波;質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)岱植技靶阅苎芯縖D];重慶理工大學(xué);2019年

10 侯春利;納米纖維復(fù)合質(zhì)子交換膜傳遞通道的構(gòu)建與電池性能研究[D];鄭州大學(xué);2018年

，

本文編號(hào)：2648332