陰離子交換膜（AEM）是堿性聚合物電解池（APE）的關(guān)鍵部件,其影響著APE的效率和穩(wěn)定運行時間。AEM不僅具有隔絕陰陽兩極、阻隔氣體,還具有傳導(dǎo)離子的作用。近來,大量研究證明,AEM在堿性條件下存在著耐堿性差和離子傳導(dǎo)能力不足等問題。AEM主要由聚合物主鏈和離子交換基團(tuán)組成,前者提供膜的機(jī)械強(qiáng)度,后者負(fù)責(zé)離子傳導(dǎo)。經(jīng)研究證明,含醚氧鍵的聚合物主鏈,如PSf和PPO等,在堿性條件下容易發(fā)生醚氧鍵斷裂反應(yīng),導(dǎo)致聚合物主鏈斷裂,嚴(yán)重影響膜的機(jī)械穩(wěn)定性,縮短其使用壽命;同時,相比于其他離子交換基團(tuán),哌啶基團(tuán)因其獨特的六元環(huán)結(jié)構(gòu),具有較小的環(huán)張力和較高的過渡態(tài)能壘,表現(xiàn)出優(yōu)異的耐堿性和離子傳導(dǎo)能力。首先,選用SEBS材料作為聚合物主鏈,引入哌啶基團(tuán),制備了離子交換膜SEBS-Pi。用SEBS-Pi-73.4%材料作為電解池隔膜及離聚物,1 M KOH,50℃下,2.5 V時電池電流密度為866 mA cm^-2。在400 mA cm^-2下電池穩(wěn)定運行時間>100h,對應(yīng)電池電勢基本穩(wěn)定在2.1 V,表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能。但其在30℃下電導(dǎo)率僅為... 

【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)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 氫氣的制備方法
    1.2 電解水制氫
        1.2.1 水電解熱力學(xué)分析
        1.2.2 水電解電極反應(yīng)動力學(xué)分析
    1.3 電解水制氫分類
        1.3.1 堿性電解池
        1.3.2 質(zhì)子交換膜電解池
        1.3.3 固體氧化物水電解池
        1.3.4 堿性聚合物電解池
    1.4 APE隔膜研究進(jìn)展
        1.4.1 多孔膜
        1.4.2 聚芳醚類均質(zhì)膜
        1.4.3 不含醚氧鍵類均質(zhì)膜
        1.4.4 其他隔膜
    1.5 本論文的研究內(nèi)容
2 哌啶功能化SEBS膜的制備及電解水性能
    2.1 實驗部分
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 氯甲基化SEBS（CMSEBS）
        2.1.3 CMSEBS膜的制備
        2.1.4 CMSEBS膜功能化
        2.1.5 表征方法與性能測試
        2.1.6 膜電極的制備（MEA）
        2.1.7 電池性能測試
    2.2 膜的性能
1H NMR和FT-IR">        2.2.1 ¹H NMR和FT-IR
        2.2.2 電導(dǎo)率,吸水率和溶脹率
        2.2.3 熱重分析和拉伸強(qiáng)度
        2.2.4 堿穩(wěn)定性測試
    2.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.1 膜電極MEA微結(jié)構(gòu)
        2.3.2 不同濃度電解質(zhì)下電池電化學(xué)性能測試
        2.3.3 不同溫度下電池電化學(xué)性能測試
        2.3.4 不同電壓下電池電化學(xué)性能測試
        2.3.5 電池穩(wěn)定性測試
    2.4 本章小結(jié)
3 聚亞芳基哌啶膜的制備及電解水性能
    3.1 實驗部分
        3.1.1 實驗藥品
        3.1.2 聚亞芳基哌啶材料（Mter-co-Mpi）的制備
        3.1.3 聚合物Mter-co-Mpi功能化
        3.1.4 QMter-co-Mpi膜的制備
        3.1.5 膜電極MEA的制備
        3.1.6 表征方法與性能測試
    3.2 膜的性能
1H NMR">        3.2.1 ¹H NMR
        3.2.2 膜的離子交換容量測試
        3.2.3 電導(dǎo)率測試
        3.2.4 吸水率和溶脹率
        3.2.5 膜的微觀結(jié)構(gòu)表征
        3.2.6 熱穩(wěn)定性分析
        3.2.7 機(jī)械強(qiáng)度測試
        3.2.8 堿穩(wěn)定性測試
    3.3 電化學(xué)性能測試
        3.3.1 膜電極MEA微結(jié)構(gòu)
        3.3.2 不同濃度電解質(zhì)下電池電化學(xué)性能測試
        3.3.3 不同溫度下電池電化學(xué)性能測試
        3.3.4 不同電壓下電池電化學(xué)性能測試
        3.3.5 電池電化學(xué)穩(wěn)定性測試
    3.6 本章小結(jié)
4 哌啶雙離子側(cè)基修飾聚亞芳基哌啶膜的制備及電解水性能
    4.1實驗
        4.1.1 實驗藥品
        4.1.2 離子液體的制備
        4.1.3 聚亞芳基哌啶聚合物的制備
        4.1.4 雙離子側(cè)基修飾聚亞芳基哌啶膜的制備
        4.1.5 膜電極MEA的制備
        4.1.6 表征方法與性能測試
    4.2 膜的性能
1H NMR">        4.2.1 ¹H NMR
        4.2.2 膜的離子交換容量測試
        4.2.3 電導(dǎo)率測試
        4.2.4 吸水率和溶脹率
        4.2.5 膜的微觀結(jié)構(gòu)表征
        4.2.6 熱穩(wěn)定性分析
    4.3 電化學(xué)性能測試
        4.3.1 膜電極MEA微結(jié)構(gòu)
        4.3.2 不同溫度下電池電化學(xué)性能測試
        4.3.3 不同電壓下電池電化學(xué)性能測試
        4.3.4 電池穩(wěn)定性測試
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點及展望
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


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]質(zhì)子交換膜水電解一體化析氧電極載體催化劑[J]. 劉園,賈豐春.  化工進(jìn)展. 2015(01)

碩士論文
[1]柔性鏈對聚醚砜陰離子交換膜的性能影響[D]. 趙寶林.大連理工大學(xué) 2017
[2]固體聚合物電解質(zhì)水電解池及其膜電極的研究[D]. 鄒浩斌.華南理工大學(xué) 2016



本文編號：3107327