【摘要】：面臨能源危機與環(huán)境惡化的嚴(yán)峻形勢,開發(fā)一種“綠色”、“安全”的新型能源已成為必然趨勢。燃料電池,作為一種最具潛力的能源利用方式,憑借著高效、清潔、安全、可靠等諸多優(yōu)勢,被國內(nèi)外學(xué)者廣泛研究,燃料電池用聚合物電解質(zhì)膜材料也因此受到追捧。近年來,研究熱點主要集中于質(zhì)子交換膜和陰離子交換膜,而對于長期占據(jù)市場的Nafion膜而言,存在價格貴、合成工藝復(fù)雜等不足,基于上述研究現(xiàn)狀,本論文的研究內(nèi)容如下:(1)利用自由基溶液聚合,制備了丙烯腈-苯乙烯-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AN-St-AMPS)質(zhì)子交換膜,一方面,AMPS參與聚合,引入大量的磺酸基團(tuán),提升膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率和親水性能,另一方面,加入油溶性單體苯乙烯,改善因磺酸基團(tuán)過多造成的膜尺寸穩(wěn)定性下降的難題。測試結(jié)果表明,在80~oC時,AN-St-AMPS 50膜的吸水率為42%,質(zhì)子傳導(dǎo)率可達(dá)1.4×10~-33 S/cm,室溫條件下,AN-St-AMPS 50膜的溶脹度僅為8.6%。當(dāng)AMPS含量從20%增加到50%時,質(zhì)子交換膜的拉伸強度從31.79 MPa降低至16.65 MPa。此外,該質(zhì)子交換膜具備較為優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性。(2)利用聚丙烯腈與碘化1-乙烯基-3-甲基咪唑([VMIm][I])離子液體進(jìn)行原位聚合,制備了咪唑型陰離子交換膜。FTIR分析驗證了離子液體成功原位聚合到聚丙烯腈基體中,SEM電鏡表明離子液體與聚丙烯腈基體之間有很好的相容性。通過咪唑陽離子的引入,提高膜的耐堿性能與熱穩(wěn)定性,研究表明,該陰離子交換膜在2 M NaOH溶液中浸泡240 h,膜的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化,離子傳導(dǎo)率仍保持原來的92%左右,并且熱失重結(jié)果表明陰離子交換膜在300 ~oC內(nèi)具有較好的熱穩(wěn)定性。80 ~oC條件下,聚丙烯腈與離子液體的質(zhì)量比為1:1時,氫氧根傳導(dǎo)率達(dá)到1.35×10~-33 S/cm,同時,離子液體的引入,降低了膜的拉伸強度和彈性模量,增加了膜的柔韌性。
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.2;TM911.4
【圖文】：

第 1 章 緒 論電池源短缺和環(huán)境惡化嚴(yán)重制約著社會發(fā)展，人而，新型清潔能源的開發(fā)勢在必行。氫能，因予“未來能源”的美譽。近年來，科研工作者能和高能量轉(zhuǎn)化率的氫燃料電池汽車，氫能正 2050 年，氫能在我國能源結(jié)構(gòu)中占比有望達(dá)]。Cell），通過氫氣等燃料的燃燒，高產(chǎn)率地實時，不受卡諾循環(huán)的限制，工作過程如圖 1.1多優(yōu)勢，被認(rèn)為是一種最具潛能的發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域[4]。下面主要對質(zhì)子交換膜燃料電池與堿

圖 1.2 PEMFC 的工作原理池（AFC），AFC 可使用銀、鎳等非貴重金屬催化劑，有下具備更快的反應(yīng)動力學(xué)；另外，AFC 可使用。鑒于以上優(yōu)勢，AFC 作為新一代電池技術(shù)，的工作原理如圖 1.3 所示，具體反應(yīng)式如下：- -2H = 4H O + 4e- -O + 4e = 4OH2 2 = 2H O

圖 1.2 PEMFC 的工作原理（AFC）AFC 可使用銀、鎳等非貴重金屬催化劑，具備更快的反應(yīng)動力學(xué)；另外，AFC 可使用鑒于以上優(yōu)勢，AFC 作為新一代電池技術(shù)作原理如圖 1.3 所示，具體反應(yīng)式如下-2 4H O + 4e- - 4e = 4OH2 2H O

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 王盎然;包永忠;翁志學(xué);黃志明;;丙烯腈-對苯乙烯磺酸共聚物質(zhì)子交換膜的合成與性能[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報;2010年05期

本文編號：2746708