目前商業(yè)化的質子交換膜主要有兩類,一類為全氟磺酸樹脂,僅適用于低溫（<100 oC）高濕環(huán)境,另一類為聚苯并咪唑樹脂,僅適用于高溫（120-200 oC）、低濕環(huán)境。研發(fā)寬溫域使用條件的質子交換膜可促進燃料電池更廣泛應用。本文提出通過添加無機納米粒子改性聚苯并咪唑然后進行磷酸摻雜的方法,使質子膜高溫環(huán)境主要依賴磷酸傳遞質子、低溫環(huán)境主要依靠水傳遞質子,從而適應從低到高溫的較寬溫域范圍具備較高功率輸出性能要求。本課題以二氨基苯甲酸（DABA）為原料,通過溶液聚合法和溶液澆鑄制膜工藝,分別制備了聚2,5-苯并咪唑（ABPBI）膜和聚2,5-苯并咪唑/八氨基籠狀倍半硅氧烷（AM-POSS）復合膜。通過采用力學性能試驗設備、紅外（FTIR）、熱分析儀（TGA）、超景深三維顯微鏡、掃描電鏡（SEM-EDX）、電化學工作站等近現(xiàn)代測試手段,考察純ABPBI膜和復合膜的物理機械性能、熱穩(wěn)定性、水和磷酸的吸收性能等,磷酸摻雜前后純膜和復合膜的表面形貌變化,以及純膜和復合膜不同磷酸摻雜水平下質子傳導性能變化。全文得出的主要結果有:通過改變合成單體和反應介質配比、反應時間、反應溫度以及攪拌速率等條件... 

【文章來源】：湖北工業(yè)大學湖北省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池
        1.2.1 燃料電池簡介
        1.2.2 燃料電池分類
    1.3 質子交換膜燃料電池
        1.3.1 質子交換膜燃料電池的優(yōu)點
        1.3.2 質子交換膜燃料電池的基本構成
        1.3.3 質子交換膜燃料電池的工作原理
        1.3.4 質子交換膜燃料電池的發(fā)展歷史
    1.4 質子交換膜
        1.4.1 概述
        1.4.2 質子交換膜質子傳導機理
        1.4.3 全氟質子交換膜
        1.4.4 部分含氟類質子交換膜
        1.4.5 非氟磺酸類質子交換膜
    1.5 聚苯并咪唑基質子交換膜
        1.5.1 概述
        1.5.2 PBI的制備方法
        1.5.3 PBI的主要結構
        1.5.4 ABPBI質子交換膜的制備方法
        1.5.5 酸摻雜ABPBI質子交換膜
        1.5.6 有機-無機物摻雜型ABPBI質子交換膜
    1.6 八氨基籠狀倍半硅氧烷簡介
    1.7 本文研究思路
第2章聚 2,5-苯并咪唑的合成與表征
    2.1 引言
    2.2 實驗原料
    2.3 ABPBI的合成
        2.3.1 3,4 二氨基苯甲酸的提純
        2.3.2 ABPBI的合成
        2.3.3 測試與表征
    2.4 結果與討論
        2.4.1 ABPBI紅外光譜分析
        2.4.2 ABPBI分子量的影響條件
        2.4.3 ABPBI熱性能分析
        2.4.4 ABPBI熱穩(wěn)定性分析
        2.4.5 聚合物膜的表面形貌分析
    2.5 本章小結
第3章聚 2，5-苯并咪唑/八氨基籠狀倍半硅氧烷復合膜的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 實驗原料
    3.3 DABA/AM-POSS酰胺化反應
    3.4 ABPBI/AM-POSS復合物制備
        3.4.1 ABPBI/AM-POSS復合物的制備
        3.4.2 ABPBI/AM-POSS復合膜的制備
        3.4.3 ABPBI/AM-POSS復合膜磷酸摻雜膜的制備
        3.4.4 測試與表征
    3.5 結果與討論
        3.5.1 ABPBI/AM-POSS復合膜紅外光譜分析
        3.5.2 DABA/AM-POSS酰胺化核磁共振分析
        3.5.3 ABPBI/AM-POSS復合膜機械性能圖像分析
        3.5.4 ABPBI/AM-POSS復合膜熱穩(wěn)定性分析
        3.5.5 ABPBI/AM-POSS復合膜表面形貌分析
        3.5.6 ABPBI/AM-POSS復合膜磷酸摻雜率
        3.5.7 ABPBI/AM-POSS復合膜摻雜磷酸吸水率
        3.5.8 無磷酸摻雜ABPBI/AM-POSS復合膜吸水率
        3.5.9 ABPBI/AM-POSS復合膜導電率測試
    3.6 本章小結
第4章 結論
參考文獻
致謝
附錄



本文編號：2929270