隨著傳統(tǒng)化石能源（如煤,石油和天然氣）的不斷消耗,人們對于新型可再生能源的尋求變得日益迫切。由于氫氧堿性燃料電池唯一的副產(chǎn)物是水,因此被認(rèn)為是清潔高效的能源技術(shù)之一。作為堿性燃料電池的核心部件之一,堿性陰離子交換膜起到了阻隔燃料和氧化劑,傳輸氫氧根離子的作用,但是目前堿性陰離子交換膜離子傳導(dǎo)率和堿穩(wěn)定性間存在突出矛盾。針對這一矛盾,本文提出了將長側(cè)鏈型哌啶基聚合物膜材料和聚苯并咪唑共混制備復(fù)合膜的策略,在保證較高離子傳導(dǎo)率的同時(shí),降低膜的吸水溶脹、提高膜的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和堿穩(wěn)定性。主要內(nèi)容如下:首先利用Menshutkin反應(yīng)將哌啶基團(tuán)接枝到聚醚醚酮主鏈上,制備哌啶基陰離子交換膜材料。聚醚醚酮具有良好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的機(jī)械性能,其獨(dú)特的苯撐氧結(jié)構(gòu)使得與兩個(gè)醚鍵相連苯環(huán)上的氫親電取代活性較高。哌啶基團(tuán)六元環(huán)的環(huán)張力較小,且其降解反應(yīng)過渡態(tài)的能量較高,因此哌啶基團(tuán)具有較高的堿穩(wěn)定性。所合成的短側(cè)鏈哌啶基堿性陰離子交換膜在離子交換容量IEC_m為1.68 mmol·g^-1時(shí),在80 ^oC時(shí)離子傳導(dǎo)率為49 mS·cm

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 燃料電池
        1.1.1 燃料電池概述
        1.1.2 聚合物電解質(zhì)膜燃料電池
        1.1.3 陰離子交換膜燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池優(yōu)缺點(diǎn)的比較
        1.1.4 陰離子交換膜的結(jié)構(gòu)
    1.2 陰離子交換膜的研究進(jìn)展
        1.2.1 接枝長側(cè)鏈或單支鏈多功能化
        1.2.2 構(gòu)建親水/疏水嵌段聚合物
        1.2.3 共混或構(gòu)建半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        1.2.4 其他改性方法
    1.3 本文主要研究思路
2 短側(cè)鏈哌啶化聚醚醚酮膜的制備與性能研究
    2.1 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1.1 主要藥品及試劑
        2.1.2 QMPEEK材料的合成
        2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器
        2.1.4 QMPEEKOH膜的制備
    2.2 表征及性能測試
1H NMR及 FT-IR">        2.2.1 ¹H NMR及 FT-IR
        2.2.2 膜的離子交換容量測試
        2.2.3 膜的吸水度、溶脹率測試
        2.2.4 氫氧根離子傳導(dǎo)率測試
        2.2.5 膜的機(jī)械性能測試
        2.2.6 膜的微觀形貌表征
        2.2.7 膜的熱穩(wěn)定性測試
        2.2.8 膜的堿穩(wěn)定性測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 QMPEEKOH膜的結(jié)構(gòu)表征
        2.3.2 膜的吸水度和溶脹率
        2.3.3 膜的氫氧根離子傳導(dǎo)率
        2.3.4 膜的機(jī)械性能和形貌特征
        2.3.5 膜的熱穩(wěn)定性和堿穩(wěn)定性
    2.4 本章小結(jié)
3 長側(cè)鏈哌啶化聚醚醚酮膜的制備與性能研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)部分
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器
        3.1.2 QHPEEK材料的合成
        3.1.3 QHPEEKOH膜的制備
        3.1.4 主要藥品及試劑
    3.2 表征及性能測試
1H NMR及 FT-IR">        3.2.1 ¹H NMR及 FT-IR
        3.2.2 膜的離子交換容量測試
        3.2.3 膜的吸水度、溶脹率測試
        3.2.4 氫氧根離子傳導(dǎo)率測試
        3.2.5 膜的機(jī)械性能測試
        3.2.6 膜的微觀形貌表征
        3.2.7 膜的熱穩(wěn)定性測試
        3.2.8 膜的堿穩(wěn)定性測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 QHPEEKOH膜的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 膜的吸水度和溶脹率
        3.3.3 膜的機(jī)械性能和形貌特征
        3.3.4 膜的氫氧根離子傳導(dǎo)率
        3.3.5 膜的熱穩(wěn)定性和堿穩(wěn)定性
    3.4 本章小結(jié)
4 長側(cè)鏈哌啶化聚醚醚酮共混膜的制備與性能研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)部分
        4.1.1 主要藥品及試劑
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器
        4.1.3 QHPEEK材料的合成
        4.1.4 BQH共混膜的制備
    4.2 表征及性能測試
        4.2.1 FT-IR
        4.2.2 膜的離子交換容量測試
        4.2.3 膜的吸水度、溶脹率測試
        4.2.4 氫氧根離子傳導(dǎo)率測試
        4.2.5 膜的機(jī)械性能測試
        4.2.6 膜的微觀形貌表征
        4.2.7 膜的熱穩(wěn)定性測試
        4.2.8 膜的堿穩(wěn)定性測試
        4.2.9 膜的單電池測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 膜的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 膜的吸水度和溶脹率
        4.3.3 膜的機(jī)械性能和形貌特征
        4.3.4 膜的微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.5 膜的氫氧根離子傳導(dǎo)率
        4.3.6 膜的熱穩(wěn)定性和堿穩(wěn)定性
        4.3.7 膜的電池性能
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點(diǎn)及展望
    創(chuàng)新點(diǎn)
    展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：2957962