質(zhì)子交換膜作為質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的核心部件,承擔(dān)著傳導(dǎo)質(zhì)子、承載催化劑、分隔燃料和氧化劑的三重作用,其性能的優(yōu)劣直接影響著燃料電池的壽命和工作性能。當(dāng)前使用最為廣泛的是杜邦生產(chǎn)的全氟磺酸膜Nafion^?,但其使用溫度被限制在100 ^oC以下,強烈依賴于水的存在,且價格昂貴。聚苯并咪唑類(PBIs)材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性及機械性能,摻雜磷酸后可以在高溫條件下具備較好的質(zhì)子傳導(dǎo)能力,但磷酸在電池運行中易流失,會導(dǎo)致電極腐蝕、催化劑中毒等問題。因此研發(fā)出一種質(zhì)子傳導(dǎo)能力穩(wěn)定、且對電池?zé)o毒害作用的質(zhì)子交換膜迫在眉睫。本文使用PBIs中結(jié)構(gòu)最為簡單的聚2,5-苯并咪唑(ABPBI)作為聚合物基材,選用1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([BMIM]BF₄)作為非水質(zhì)子導(dǎo)體進行填充提高復(fù)合膜質(zhì)子傳導(dǎo)率,同時使用環(huán)氧基多面體低聚倍半硅氧烷(EP-POSS)作為無機填料以期提高復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性和機械性能。具體研究內(nèi)容如下:1、采用兩步法合成ABPBI/EP-POSS復(fù)合膜。第一步使用聚3,4-二氨基苯甲酸(DAB...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池
        1.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
        1.2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的應(yīng)用
        1.2.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的研究現(xiàn)狀和主要問題
    1.3 質(zhì)子交換膜
        1.3.1 質(zhì)子交換膜的作用及使用要求
        1.3.2 質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳遞機理
        1.3.3 常用質(zhì)子交換膜的種類及問題
    1.4 多面體低聚倍半硅氧烷
        1.4.1 多面體低聚倍半硅氧烷的結(jié)構(gòu)和性能
        1.4.2 多面體低聚倍半硅氧烷在改性質(zhì)子交換膜中的應(yīng)用
    1.5 離子液體
        1.5.1 離子液體的結(jié)構(gòu)和分類
        1.5.2 離子液體在質(zhì)子交換膜中的作用機理和應(yīng)用
    1.6 選題意義及研究內(nèi)容
第2章 星型聚2,5-苯并咪唑/環(huán)氧基聚倍半硅氧烷復(fù)合聚合物質(zhì)子交換膜的制備與表征
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 實驗設(shè)備及測試儀器
        2.2.3 ABPBI/EP-POSS復(fù)合膜的制備
        2.2.4 測試與表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 產(chǎn)物紅外表征
        2.3.2 復(fù)合膜熱穩(wěn)定性表征
        2.3.3 復(fù)合膜磷酸摻雜測定
        2.3.4 復(fù)合膜形貌表征
        2.3.5 復(fù)合膜機械性能表征
        2.3.6 復(fù)合膜接觸角及吸水率測定
        2.3.7 復(fù)合膜質(zhì)子傳導(dǎo)率測定
    2.4 本章小結(jié)
第3章 聚2,5-苯并咪唑/離子液體復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗原料
        3.2.2 實驗設(shè)備及測試儀器
        3.2.3 ABPBI/IL膜的制備
        3.2.4 測試與表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 膜的結(jié)構(gòu)分析
        3.3.2 膜的熱穩(wěn)定性表征
        3.3.3 膜的表面形貌表征
        3.3.4 膜的機械性能測試
        3.3.5 膜的吸水率測試
        3.3.6 膜的流失率測試
        3.3.7 膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率測試
    3.4 本章小結(jié)
第4章 聚2,5-苯并咪唑/環(huán)氧基聚倍半硅氧烷離子液體復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與表征
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗原料
        4.2.2 實驗設(shè)備及測試儀器
        4.2.3 ABPBI/EP-POSS/IL復(fù)合膜的制備
        4.2.4 測試與表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 聚合物結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 聚合物熱穩(wěn)定性分析
        4.3.3 聚合物表面形貌分析
        4.3.4 膜的吸水率測試
        4.3.5 膜的流失率測試
        4.3.6 膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率測試
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻
致謝
附錄



本文編號：3848661