作為一種新型能源方式,質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)由于其低污染、高能量轉(zhuǎn)化率的特點(diǎn)受到了研究者們的廣泛重視。而作為其核心部件的質(zhì)子交換膜(PEM),它的性能好壞直接影響PEMFC的整體性能。經(jīng)過多年的探索,目前的研究方向主要在于提升PEM的使用溫度,因?yàn)椴僮鳒囟鹊奶嵘粌H可以有效地降低PEMFC的運(yùn)行成本,而且能夠避免低溫工作可能帶來的催化劑中毒以及氣體滲透等問題。膦酸憑借其獨(dú)特的酸堿兩性性質(zhì),被廣泛地應(yīng)用于高溫PEM的研究。以膦酸作為質(zhì)子傳導(dǎo)單元的PEM能夠在高溫下發(fā)揮良好的導(dǎo)電性能,但是也普遍存在低溫電導(dǎo)率低,成膜困難以及力學(xué)性能差的問題;而且高溫膜在啟動(dòng)及低溫下運(yùn)行時(shí)需要一定的熱機(jī)時(shí)間才能正常工作,影響了效率。因此,本文希望制備出一種不依賴于溫度,在高低溫下均能夠正常運(yùn)行的PEM。本論文采用環(huán)氧開環(huán)反應(yīng)將氨基三甲叉膦酸(ATMP)以共價(jià)鍵的形式鍵合到2-(3,4環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷(EHTMS)上,并用磺化聚醚醚酮(SPEEK)加以復(fù)合;同時(shí)利用EHTMS的自水解交聯(lián)反應(yīng),在SPEEK基體中形成連續(xù)的Si-O-Si交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。排除游離膦酸的影響,根據(jù)ATMP、EHTMS...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 燃料電池
        1.1.1 燃料電池的概述
        1.1.2 燃料電池的分類與應(yīng)用
    1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池
        1.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池概述
        1.2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的工作機(jī)理
        1.2.3 質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳遞機(jī)理
        1.2.4 質(zhì)子交換膜燃料電池的商業(yè)化
    1.3 質(zhì)子交換膜的研究進(jìn)展
        1.3.1 磺化聚合物質(zhì)子交換膜
            1.3.1.1 全氟磺酸膜及其改性
            1.3.1.2 磺化聚合物膜及其改性
        1.3.2 磷(膦)酸化質(zhì)子交換膜
        1.3.3 磷(膦)酸化、磺化聚合物復(fù)合質(zhì)子交換膜
    1.4 研究意義和內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
第2章 膦酸功能化硅氧烷/SPEEK質(zhì)子交換膜的制備及結(jié)構(gòu)分析
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)原理
        2.2.3 溶劑以及原材料配比的選擇
        2.2.4 實(shí)驗(yàn)步驟
            2.2.4.1 SPEEK的制備
            2.2.4.2 膦酸功能化硅氧烷的制備
            2.2.4.3 膦酸功能化硅氧烷/SPEEK質(zhì)子交換膜的制備
    2.3 結(jié)構(gòu)及形貌表征
        2.3.1 傅里葉變換紅外光譜表征
        2.3.2 X-射線衍射表征
        2.3.3 形貌表征
    2.4 結(jié)構(gòu)分析
        2.4.1 紅外光譜(FTIR)分析
        2.4.2 X-射線衍射分析
        2.4.3 形貌分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 膦酸功能化硅氧烷/SPEEK質(zhì)子交換膜的性能研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
    3.3 性能表征
        3.3.1 離子交換容量(IEC)
        3.3.2 溶脹度(SD)測試
        3.3.3 吸水率(WC)測試
        3.3.4 熱穩(wěn)定性表征
        3.3.5 抗氧化性表征
        3.3.6 機(jī)械性能表征
        3.3.7 質(zhì)子電導(dǎo)率表征
        3.3.8 保水性能表征
        3.3.9 單電池性能表征
    3.4 性能分析
        3.4.1 離子交換容量(IEC)分析
        3.4.2 溶脹度(SD)和吸水率(WC)分析
        3.4.3 熱穩(wěn)定性分析
        3.4.4 抗氧化性分析
        3.4.5 機(jī)械性能分析
        3.4.6 質(zhì)子電導(dǎo)率及保水性分析
        3.4.7 單電池性能分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論與展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間所發(fā)表的論文及專利



本文編號(hào)：3845847