發(fā)布時(shí)間：2021-10-26 18:20

　　MAX相材料及其衍生物MXene憑借其獨(dú)特的性能,逐漸成為了新型材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于MXene表面含有羥基等親水性較強(qiáng)的含氧官能團(tuán),導(dǎo)電性和穩(wěn)定性較強(qiáng),機(jī)械強(qiáng)度較高。與電解質(zhì)膜基體材料結(jié)合時(shí),可以給離子的傳輸提供更多的路徑,其自身的納米尺寸也能填補(bǔ)基體間的細(xì)小孔洞,提高電解質(zhì)膜的致密性,從而提高電解質(zhì)膜的機(jī)械性能和電化學(xué)性能。而MAX相材料擁有較高的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度,其獨(dú)特的元素構(gòu)成也能提供良好的抗腐蝕性能,與燃料電池復(fù)合雙極板材料混合時(shí),可增加板材的導(dǎo)電性、抗彎強(qiáng)度和耐腐蝕性能。本文采用SDC作為電解質(zhì)基體,使用Ti₃C₂T_x-MXene對(duì)電解質(zhì)基體進(jìn)行摻雜,研究其復(fù)合膜的電化學(xué)性能和機(jī)械性能。采用膨脹石墨/聚酰亞胺作為復(fù)合雙極板的基體材料,使用Ti₃AlC₂-MAX對(duì)基體材料進(jìn)行復(fù)合,研究復(fù)合雙極板的電導(dǎo)率、抗彎強(qiáng)度和耐腐蝕性等性能。此外,針對(duì)復(fù)合雙極板的熱壓成形工藝,設(shè)計(jì)一種具有自頂式脫模功能的復(fù)合雙極板成形模具設(shè)備。本文提出采用甘氨酸燃燒法制備了SDC粉末,... 

【文章來(lái)源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 燃料電池和MAX及其衍生物
        1.1.1 燃料電池概述
        1.1.2 電解質(zhì)膜材料
        1.1.3 燃料電池雙極板
        1.1.4 MAX及其衍生物
            1.1.4.1 MAX相材料
            1.1.4.2 二維納米材料MXene
    1.2 MAX及其衍生物在燃料電池中應(yīng)用研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電解質(zhì)膜材料
        1.2.2 雙極板的研究概況
            1.2.2.1 石墨雙極板
            1.2.2.2 金屬雙極板
            1.2.2.3 復(fù)合雙極板
        1.2.3 MAX及其衍生物的應(yīng)用現(xiàn)狀
            1.2.3.1 MAX相材料的應(yīng)用現(xiàn)狀
            1.2.3.2 MXene材料的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.4 復(fù)合雙極板制備工藝綜述
            1.2.4.1 注射成形工藝
            1.2.4.2 模壓成形工藝
            1.2.4.3 其他成形工藝
    1.3 論文選題意義和主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.1 論文的選題意義
        1.3.2 論文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 MAX或MXene摻雜的特征性能及對(duì)燃料電池關(guān)鍵部件成形成性的影響
    2.1 MAX的特征性能
        2.1.1 導(dǎo)電性能
        2.1.2 穩(wěn)定性
        2.1.3 機(jī)械性能
        2.1.4 抗腐蝕性
    2.2 MXene的特征性能
        2.2.1 導(dǎo)電性能
        2.2.2 穩(wěn)定性
        2.2.3 機(jī)械性能
    2.3 MXene摻雜固體氧化物SDC電解質(zhì)膜材料成形成性理論分析
        2.3.1 電解質(zhì)膜材料基本性能要求
        2.3.2 MXene對(duì)固體氧化物SDC成形影響
        2.3.3 MXene對(duì)固體氧化物SDC成性影響
    2.4 MAX對(duì)復(fù)合雙極板成形成性理論分析
        2.4.1 雙極板的基本性能要求
        2.4.2 MAX對(duì)復(fù)合雙極板成形理論分析
        2.4.3 MAX對(duì)復(fù)合雙極板成性理論分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 MXene/SDC電解質(zhì)膜材料的成形制備工藝與性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及配方
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)流程
            3.2.3.1 Ti_3C_2T_x/SDC粉體的制備
            3.2.3.2 Ti_3C_2T_x/SDC電解質(zhì)膜材料的制備
    3.3 性能表征
        3.3.1 物相表征
        3.3.2 掃描電子顯微觀測(cè)
        3.3.3 熱重測(cè)試
        3.3.4 電導(dǎo)率測(cè)試
        3.3.5 機(jī)械性能測(cè)試
            3.3.5.1 硬度測(cè)試
            3.3.5.2 斷裂韌性測(cè)試
        3.3.6 單電池制備與電化學(xué)測(cè)試
    3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.4.1 物相分析
        3.4.2 微觀形貌分析
        3.4.3 熱重分析
        3.4.4 電導(dǎo)率分析
        3.4.5 機(jī)械強(qiáng)度分析
        3.4.6 單電池電化學(xué)性能
    3.5 電解質(zhì)膜成形工藝
    3.6 本章結(jié)論
第四章 MAX/膨脹石墨/聚酰亞胺復(fù)合雙極板的成形制備工藝與性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)原料及實(shí)驗(yàn)儀器
    4.3 性能測(cè)試
        4.3.1 密度
        4.3.1 電導(dǎo)率
        4.3.2 抗彎強(qiáng)度
        4.3.3 硬度
        4.3.4 耐腐蝕性
    4.4 膨脹石墨/聚酰亞胺復(fù)合雙極板的研究
        4.4.1 膨脹石墨/聚酰亞胺復(fù)合雙極板成形工藝
            4.4.1.1 物料的混合
            4.4.1.2 雙極板熱壓成形
        4.4.2 膨脹石墨/聚酰亞胺復(fù)合雙極板材料配比的研究
        4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
            4.4.3.1 樹(shù)脂含量對(duì)密度的影響
            4.4.3.2 樹(shù)脂含量對(duì)電導(dǎo)率的影響
            4.4.3.3 樹(shù)脂含量對(duì)抗彎強(qiáng)度的影響
            4.4.3.4 樹(shù)脂含量對(duì)硬度的影響
            4.4.3.5 樹(shù)脂含量對(duì)耐腐蝕性的影響
    4.5 Ti_3AlC_2/膨脹石墨/聚酰亞胺復(fù)合雙極板的研究
        4.5.1 Ti_3AlC_2/膨脹石墨/聚酰亞胺復(fù)合雙極板成形工藝
        4.5.2 Ti_3AlC_2對(duì)膨脹石墨/聚酰亞胺復(fù)合雙極板成形的影響
    4.6 復(fù)合雙極板成形工藝
    4.7 本章結(jié)論
第五章 復(fù)合雙極板成形模具設(shè)計(jì)與制造
    5.1 引言
    5.2 自頂式脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
    5.3 模具整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造
        5.3.1 復(fù)合雙極板成形模具設(shè)計(jì)
        5.3.2 復(fù)合雙極板成形模具制造
    5.4 復(fù)合雙極板成形模具有限元分析
        5.4.1 復(fù)合雙極板成形模具結(jié)構(gòu)模型簡(jiǎn)化
        5.4.2 選材與網(wǎng)格劃分
        5.4.3 載荷與約束條件
        5.4.4 仿真結(jié)果分析
    5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料
        5.5.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果
    5.6 本章結(jié)論
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 論文的不足與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果
    1)參加的學(xué)術(shù)交流與科研項(xiàng)目
    2)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文(含專利和軟件著作權(quán))
    3)獲得的學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MAX/金屬基自潤(rùn)滑復(fù)合材料摩擦學(xué)研究[J]. 劉文揚(yáng),張建波,陳婷婷,胡美俊.  有色金屬科學(xué)與工程. 2017(04)
[2]固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料的研究進(jìn)展[J]. 任玉敏,杜澤學(xué),寧珅.  電源技術(shù). 2015(04)
[3]基于激光切割的Si3N4陶瓷斷裂韌性測(cè)試方法[J]. 王健全,田欣利,張保國(guó),王朋曉.  硅酸鹽通報(bào). 2013(01)
[4]原位自生MAX相增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料[J]. 李金山,劉懿文,胡銳.  宇航材料工藝. 2012(01)
[5]質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 楊麗軍,尉海軍,朱磊,簡(jiǎn)旭宇,王忠,蔣利軍.  金屬功能材料. 2009(05)
[6]新型電解質(zhì)材料La9.33Ge6O26的制備及性能[J]. 田長(zhǎng)安,蔡銅祥,曾燕偉,朱德春,尹奇異,趙娣芳,魯紅典.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2009(09)
[7]CeO2基固體氧化物燃料電池電解質(zhì)研究[J]. 燕萍,胡筱敏,祁陽(yáng),包巖,徐敏,于微微.  材料與冶金學(xué)報(bào). 2009(02)
[8]Ti3AlC2陶瓷材料研究進(jìn)展[J]. 陳秀娟,李建偉.  粉末冶金工業(yè). 2008(04)
[9]PEMFC金屬雙極板[J]. 何廣利,由宏新,丁信偉.  化工裝備技術(shù). 2003(03)



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