發(fā)布時間：2021-08-17 13:34

　　堿性陰離子交換膜燃料電池（AEMFCs）因具備燃料選擇范圍廣、制造成本低和燃料滲透率低等優(yōu)點,被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ娜剂想姵刂�。陰離子交換膜（AEMs）作為AEMFCs的核心組件,其性能優(yōu)劣直接決定著AEMFCs未來的發(fā)展前景。性能優(yōu)異的AEMs必須具備高離子電導率及良好的耐堿穩(wěn)定性/尺寸穩(wěn)定性,然而高離子電導率通常需要高離子交換容量（IEC）,這往往會使膜具有較高的吸水率和溶脹度,嚴重時會造成AEMs的破裂。因此,如何獲得兼具高離子電導率和優(yōu)異尺寸穩(wěn)定性的AEMs是目前所面臨的難點之一。本論文針對這一問題設計并制備了幾種綜合性能良好的AEMs,主要研究內容如下:（1）首先采用活性陰離子聚合合成低分子量聚苯乙烯（hPS）,并對其與聚（苯乙烯-b-（乙烯-co-丁烯）-b-苯乙烯）（SEBS）分別進行氯甲基化;之后將不同質量比的兩者進行溶液共混后加入交聯(lián)劑并采用溶液澆鑄法制膜;最后通過非均相季銨化和堿化反應成功制得一系列SEBS/hPS復合型AEMs,并對其結構和性能進行了測試表征,以探究hPS含量對AEMs微相結構及性能的影響。結果表明,隨著hPS含量的增加,AEMs中PS相的尺寸逐... 

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

【文章頁數】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻綜述
    1.1 燃料電池
        1.1.1 燃料電池概述
        1.1.2 燃料電池的特點
        1.1.3 燃料電池的工作原理
        1.1.4 燃料電池的分類
    1.2 聚合物電解質燃料電池
        1.2.1 質子交換膜燃料電池
        1.2.2 陰離子交換膜燃料電池
    1.3 陰離子交換膜
        1.3.1 陰離子交換膜的導電機理
        1.3.2 陰離子交換膜面臨的問題
        1.3.3 陰離子交換膜的研究近況
    1.4 本課題立項依據及研究內容
        1.4.1 立項依據
        1.4.2 研究內容
2 實驗材料及性能表征方法
    2.1 實驗設備及實驗材料
        2.1.1 實驗設備
        2.1.2 實驗材料
    2.2 性能表征方法
        2.2.1 凝膠滲透色譜(GPC)
        2.2.2 核磁共振波譜(1H-NMR)
        2.2.3 紅外光譜(FT-IR)
        2.2.4 差式掃描量熱(DSC)
        2.2.5 吸水率(WU)和溶脹度(SR)
        2.2.6 離子交換容量(IEC)
        2.2.7 離子電導率(σ)
        2.2.8 機械性能
        2.2.9 熱失重(TGA)
        2.2.10 小角x射線衍射(SAXS)
        2.2.11 原子力顯微鏡(AFM)
        2.2.12 透射電鏡(TEM)
        2.2.13 耐堿穩(wěn)定性
3 SEBS/hPS復合型陰離子交換膜的制備及性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗過程
        3.2.1 實驗原料預處理
        3.2.2 低分子量h PS的合成
        3.2.3 氯甲基化SEBS(CM-SEBS)的合成
        3.2.4 氯甲基化h PS(CM-hPS)的合成
        3.2.5 SEBS/hPS復合型陰離子交換膜的制備
    3.3 結果與討論
        3.3.1 聚合物的結構表征
        3.3.2 膜的IEC、WU、SR和 σ
        3.3.3 膜的機械性能
        3.3.4 膜的熱穩(wěn)定性
        3.3.5 膜的微相結構表征
        3.3.6 膜的耐堿穩(wěn)定性
    3.4 本章小結
4 結晶型陰離子交換膜的制備及性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗過程
        4.2.1 實驗原料預處理
        4.2.2 氫化SBS(HSBS)的制備
        4.2.3 氯甲基化HSBS(CHSBS)的制備
        4.2.4 結晶型陰離子交換膜的制備
    4.3 結果與討論
        4.3.1 聚合物的結構表征
        4.3.2 膜的IEC、WU、SR和 σ
        4.3.3 膜的熱穩(wěn)定性和機械性能
        4.3.4 膜的微相結構表征
        4.3.5 膜的耐堿穩(wěn)定性
    4.4 本章小結
5 具有星型支化結構的結晶型陰離子交換膜的制備及性能研究
    5.1 前言
    5.2 實驗過程
        5.2.1 實驗原料預處理
        5.2.2 星型HSBS的制備
        5.2.3 星型HSBS的氯甲基化
        5.2.4 具有星型結構的結晶型陰離子交換膜的制備
    5.3 結果與討論
        5.3.1 聚合物的結構表征
        5.3.2 膜的IEC、WU、SR和 σ
        5.3.3 膜的熱穩(wěn)定性和機械性能
        5.3.4 膜的微相結構表征
        5.3.5 膜的耐堿穩(wěn)定性
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Synthesis and Properties of SEPS-g-PEO Copolymers with Varying Branch Lengths[J]. Zhong-Fu Zhao,Pei-Ying Liu,Chun-Qing Zhang,Wei Liu,Yan-Hui Wang,Tao Tang,Yi-Fu Ding,Yan-Dong Zhang,Fan-Zhi Meng.  Chinese Journal of Polymer Science. 2018(08)
[2]Benzimidazolium Functionalized Polysulfone-based Anion Exchange Membranes with Improved Alkaline Stability[J]. Yu Pan,Ting-Yun Wang,Xiao-Ming Yan,Xiao-Wei Xu,Qi-Dong Zhang,Bao-Lin Zhao,Issam El Hamouti,Ce Hao,Gao-Hong He.  Chinese Journal of Polymer Science. 2018(01)
[3]點擊化學法制備SBS-TMA型陰離子交換膜及其性能[J]. 王恩明,邱麗,杜海燕,于峰.  化工進展. 2018(01)
[4]燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀與未來方向研究[J]. 管慶朋.  河南科技. 2018(01)
[5]內燃機燃燒研究及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 王睿.  內燃機與配件. 2017(03)
[6]陰離子交換膜的離子電導率和穩(wěn)定性影響因素及其研究進展[J]. 尚蓓蓉,張楠楠,陳芳,馬曉燕,管興華.  高分子通報. 2014(11)
[7]燃料電池研究進展及發(fā)展探析[J]. 劉潔,王菊香,邢志娜,李偉.  節(jié)能技術. 2010(04)
[8]內燃機燃燒研究及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 黃佐華,蔣德明,王錫斌.  內燃機學報. 2008(S1)

博士論文
[1]燃料電池用堿性聚合物電解質研究[D]. 潘婧.武漢大學 2012

碩士論文
[1]新型陰離子交換膜的制備及性能研究[D]. 張詩雯.東北大學 2014
[2]自交聯(lián)聚合物陰離子交換膜的制備及性能[D]. 候西鑫.大連理工大學 2014



本文編號：3347864