質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）重量輕、效率高、廢氣排放低,在汽車、固定和便攜式電源等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注,質(zhì)子交換膜是PEMFC中的不可或缺的組分。其中,全氟磺酸膜如Nafion?具有優(yōu)異的化學(xué)和物理穩(wěn)定性同時(shí)具有高質(zhì)子傳導(dǎo)率,因而被視為最先進(jìn)的PEMFC之一。然而,成本高、燃料滲透率高以及高溫不可用性限制了Nafion?的應(yīng)用�；腔埘啺纺ぃ⊿PI）作為全氟磺酸膜的替代材料,具有高熱穩(wěn)定性、高機(jī)械穩(wěn)定性、低燃料滲透及高質(zhì)子傳導(dǎo)率。然而SPI膜的耐水解穩(wěn)定性較差,高磺化度膜在水中會(huì)過(guò)度吸水導(dǎo)致溶脹,嚴(yán)重影響機(jī)械性能。本論文針對(duì)SPI性能上的不足,從膜材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)入手,在SPI的分子主鏈中引入含氟基團(tuán),制備系列新型含氟磺化聚酰亞胺薄膜（FPI）,系統(tǒng)研究氟含量對(duì)薄膜的熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性、質(zhì)子傳導(dǎo)率、甲醇滲透率以及耐水解穩(wěn)定性的影響規(guī)律。為了保證實(shí)驗(yàn)的可行性,在展開(kāi)實(shí)驗(yàn)前使用Materials Studio 8.0軟件對(duì)不同氟含量的聚酰亞胺進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬。構(gòu)建模型,能量和幾何優(yōu)化、動(dòng)力學(xué)平衡以確保模型的可用性,預(yù)測(cè)不同氟含量的磺化聚酰亞胺的力學(xué)性能和質(zhì)子電導(dǎo)率,為試驗(yàn)提供依... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

燃料電池的應(yīng)用情況

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-質(zhì)子交換膜[11]具有傳導(dǎo)質(zhì)子、絕緣電子、阻隔兩級(jí)燃料等重要作用，是膜電極中的關(guān)鍵組分。[12]圖1-2PEMFC結(jié)構(gòu)圖以甲醇為燃料的PEMFC我們稱為直接甲醇燃料電池（DMFC）。DMFC具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）甲醇毒性較�。唬�2）與氫相比，甲醇作為液體容易儲(chǔ)存和運(yùn)輸；（3）甲醇作為生物再生能源，具有廣泛的應(yīng)用前景；（4）價(jià)格低廉。因此對(duì)于便攜式移動(dòng)應(yīng)用，DMFC目前被認(rèn)為是一種很有前途的電源。如圖1-3所示是DMFC的工作原理。圖1-3DMFC工作原理圖在陽(yáng)極區(qū)，甲醇通過(guò)擴(kuò)散層進(jìn)入催化層，在催化劑的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生質(zhì)子和CO2。生成的質(zhì)子通過(guò)PEM遷移到陰極。陰極區(qū)的氧氣或空氣通過(guò)擴(kuò)散層進(jìn)入催化層并與從陽(yáng)極遷移過(guò)來(lái)的質(zhì)子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生水。DMFC的反應(yīng)原理如下：在DMFC的陽(yáng)極發(fā)生甲醇的氧化反應(yīng)，其化學(xué)表達(dá)式如式(1-1)：陽(yáng)極反應(yīng)：2CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-（1-1）陰極發(fā)生氧氣的還原反應(yīng)，其化學(xué)表達(dá)式如式(1-2)：陰極反應(yīng)：3/2O2+6H++6e-→3H2O（1-2）

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-質(zhì)子交換膜[11]具有傳導(dǎo)質(zhì)子、絕緣電子、阻隔兩級(jí)燃料等重要作用，是膜電極中的關(guān)鍵組分。[12]圖1-2PEMFC結(jié)構(gòu)圖以甲醇為燃料的PEMFC我們稱為直接甲醇燃料電池（DMFC）。DMFC具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）甲醇毒性較小；（2）與氫相比，甲醇作為液體容易儲(chǔ)存和運(yùn)輸；（3）甲醇作為生物再生能源，具有廣泛的應(yīng)用前景；（4）價(jià)格低廉。因此對(duì)于便攜式移動(dòng)應(yīng)用，DMFC目前被認(rèn)為是一種很有前途的電源。如圖1-3所示是DMFC的工作原理。圖1-3DMFC工作原理圖在陽(yáng)極區(qū)，甲醇通過(guò)擴(kuò)散層進(jìn)入催化層，在催化劑的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生質(zhì)子和CO2。生成的質(zhì)子通過(guò)PEM遷移到陰極。陰極區(qū)的氧氣或空氣通過(guò)擴(kuò)散層進(jìn)入催化層并與從陽(yáng)極遷移過(guò)來(lái)的質(zhì)子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生水。DMFC的反應(yīng)原理如下：在DMFC的陽(yáng)極發(fā)生甲醇的氧化反應(yīng)，其化學(xué)表達(dá)式如式(1-1)：陽(yáng)極反應(yīng)：2CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-（1-1）陰極發(fā)生氧氣的還原反應(yīng)，其化學(xué)表達(dá)式如式(1-2)：陰極反應(yīng)：3/2O2+6H++6e-→3H2O（1-2）


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