MAX相材料及其衍生物MXene憑借其獨特的性能,逐漸成為了新型材料領域的研究熱點。由于MXene表面含有羥基等親水性較強的含氧官能團,導電性和穩(wěn)定性較強,機械強度較高。與電解質膜基體材料結合時,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基體間的細小孔洞,提高電解質膜的致密性,從而提高電解質膜的機械性能和電化學性能。而MAX相材料擁有較高的導電性、穩(wěn)定性和機械強度,其獨特的元素構成也能提供良好的抗腐蝕性能,與燃料電池復合雙極板材料混合時,可增加板材的導電性、抗彎強度和耐腐蝕性能。本文采用SDC作為電解質基體,使用Ti₃C₂T_x-MXene對電解質基體進行摻雜,研究其復合膜的電化學性能和機械性能。采用膨脹石墨/聚酰亞胺作為復合雙極板的基體材料,使用Ti₃AlC₂-MAX對基體材料進行復合,研究復合雙極板的電導率、抗彎強度和耐腐蝕性等性能。此外,針對復合雙極板的熱壓成形工藝,設計一種具有自頂式脫模功能的復合雙極板成形模具設備。本文提出采用甘氨酸燃燒法制備了SDC粉末,... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：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用研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電解質膜材料
        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 復合雙極板
        1.2.3 MAX及其衍生物的應用現(xiàn)狀
            1.2.3.1 MAX相材料的應用現(xiàn)狀
            1.2.3.2 MXene材料的應用現(xiàn)狀
        1.2.4 復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內容
        1.3.1 論文的選題意義
        1.3.2 論文的主要研究內容
第二章 MAX或MXene摻雜的特征性能及對燃料電池關鍵部件成形成性的影響
    2.1 MAX的特征性能
        2.1.1 導電性能
        2.1.2 穩(wěn)定性
        2.1.3 機械性能
        2.1.4 抗腐蝕性
    2.2 MXene的特征性能
        2.2.1 導電性能
        2.2.2 穩(wěn)定性
        2.2.3 機械性能
    2.3 MXene摻雜固體氧化物SDC電解質膜材料成形成性理論分析
        2.3.1 電解質膜材料基本性能要求
        2.3.2 MXene對固體氧化物SDC成形影響
        2.3.3 MXene對固體氧化物SDC成性影響
    2.4 MAX對復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對復合雙極板成形理論分析
        2.4.3 MAX對復合雙極板成性理論分析
    2.5 本章小結
第三章 MXene/SDC電解質膜材料的成形制備工藝與性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗原料及配方
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 實驗流程
            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
        3.3.3 熱重測試
        3.3.4 電導率測試
        3.3.5 機械性能測試
            3.3.5.1 硬度測試
            3.3.5.2 斷裂韌性測試
        3.3.6 單電池制備與電化學測試
    3.4 實驗結果與討論
        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 電導率分析
        3.4.5 機械強度分析
        3.4.6 單電池電化學性能
    3.5 電解質膜成形工藝
    3.6 本章結論
第四章 MAX/膨脹石墨/聚酰亞胺復合雙極板的成形制備工藝與性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗原料及實驗儀器
    4.3 性能測試
        4.3.1 密度
        4.3.1 電導率
        4.3.2 抗彎強度
        4.3.3 硬度
        4.3.4 耐腐蝕性
    4.4 膨脹石墨/聚酰亞胺復合雙極板的研究
        4.4.1 膨脹石墨/聚酰亞胺復合雙極板成形工藝
            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/聚酰亞胺復合雙極板材料配比的研究
        4.4.3 實驗結果與分析
            4.4.3.1 樹脂含量對密度的影響
            4.4.3.2 樹脂含量對電導率的影響
            4.4.3.3 樹脂含量對抗彎強度的影響
            4.4.3.4 樹脂含量對硬度的影響
            4.4.3.5 樹脂含量對耐腐蝕性的影響
    4.5 Ti_3AlC_2/膨脹石墨/聚酰亞胺復合雙極板的研究
        4.5.1 Ti_3AlC_2/膨脹石墨/聚酰亞胺復合雙極板成形工藝
        4.5.2 Ti_3AlC_2對膨脹石墨/聚酰亞胺復合雙極板成形的影響
    4.6 復合雙極板成形工藝
    4.7 本章結論
第五章 復合雙極板成形模具設計與制造
    5.1 引言
    5.2 自頂式脫模機構的設計
    5.3 模具整體結構的設計與制造
        5.3.1 復合雙極板成形模具設計
        5.3.2 復合雙極板成形模具制造
    5.4 復合雙極板成形模具有限元分析
        5.4.1 復合雙極板成形模具結構模型簡化
        5.4.2 選材與網格劃分
        5.4.3 載荷與約束條件
        5.4.4 仿真結果分析
    5.5 實驗結果
        5.5.1 實驗設備和材料
        5.5.2 實驗過程與結果
    5.6 本章結論
第六章 全文總結與展望
    6.1 本文工作總結
    6.2 論文的不足與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的學術活動及成果
    1)參加的學術交流與科研項目
    2)發(fā)表的學術論文(含專利和軟件著作權)
    3)獲得的學術獎勵


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3459982