DMFC用磺化蒙脫土/殼聚糖復(fù)合膜的制備及性能
發(fā)布時間：2021-12-17 19:02
在當(dāng)代能源問題日益突出的背景下,直接甲醇燃料電池（DMFC）因其能量密度高和無污染等諸多優(yōu)勢,在能量轉(zhuǎn)化電池領(lǐng)域獨(dú)樹一幟,而其核心部件質(zhì)子交換膜是保證其性能的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的甲醇燃料電池質(zhì)子交換膜為杜邦公司的Nafion膜,具有優(yōu)異的質(zhì)子導(dǎo)電性,但其甲醇滲透性較高,易于產(chǎn)生陰極的催化劑中毒現(xiàn)象,從而降低電池效率。同時,由于其獨(dú)特的全氟化結(jié)構(gòu),其生產(chǎn)成本較高,且生產(chǎn)工藝過程不環(huán)保。本課題針對Nafion膜的這些缺點(diǎn),采用新型的生物高分子殼聚糖作為其質(zhì)子交換膜的原材料,制備了一種新型的質(zhì)子交換膜,并對其進(jìn)行了進(jìn)一步改性處理,開展實驗研究。針對殼聚糖膜質(zhì)子導(dǎo)電性較低的問題,提出了一種磺化改性的方案。在應(yīng)用磺化劑丙磺酸內(nèi)酯對殼聚糖進(jìn)行磺化后,將磺化殼聚糖和殼聚糖按照不同的質(zhì)量比共混成膜,并主要考察其質(zhì)子導(dǎo)電性和甲醇滲透性。根據(jù)其綜合性能的評估結(jié)果,磺化殼聚糖質(zhì)量百分比為40%的磺化殼聚糖膜SCS40具有最佳的性能,但其質(zhì)子導(dǎo)電性提升仍然有限,需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的強(qiáng)化。由于殼聚糖的磺化對于提升其質(zhì)子導(dǎo)電性方面不明顯,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改性蒙脫土的摻雜處理。實驗制備了三種磺化改性蒙脫土。按照摻雜濃度...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【圖文】：
直接甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖
哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文；第二，由于甲醇從陽極穿越到陰極會極大的降低劑中毒現(xiàn)象，高性能的質(zhì)子交換膜同樣需要較好地與滲透，防止催化劑中毒的現(xiàn)象；第三，具有良好提升膜的使用壽命；第四，較低的成本，較高價格和使用。為廣泛的為全氟磺酸類質(zhì)子交換膜。其中，Nafion，其結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示，由于氟原子的高度極化作性。同時，側(cè)鏈上的磺酸基團(tuán)使得 Nafion 具有一定游離的質(zhì)子。由于以上幾點(diǎn)，Nafion 膜具有很高的高質(zhì)子導(dǎo)電性亦收到其吸水率的影響。水通過影響
哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文殼聚糖的分子量從幾千到幾十萬不等，其脫乙�；潭韧ǔ４笥� 50%。其中，脫乙�；潭仁怯绊憵ぞ厶切阅艿囊粋�重要指標(biāo)，市場上最高脫乙�；潭瓤蛇_(dá)95%。常規(guī)的高脫乙�；潭纫话銥� 85-90%。殼聚糖不溶于水和常規(guī)有機(jī)溶劑，可溶于常規(guī)的一元酸，如鹽酸、甲酸、乙酸等，其溶解性主要受到分子量和脫乙�；潭鹊挠绊�，分子量小，脫乙�；潭雀叩臍ぞ厶歉叻肿右子谌芙�。如圖 1-3所示，殼聚糖分子中含有羥基和氨基，尤其是氨基的存在，為其化學(xué)改性提供了可能性。常用的殼聚糖高分子改性方法有：磺化、磷酸化、質(zhì)子化和化學(xué)交聯(lián)等[11]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Preparation and evaluation of crosslinked sulfonated polyphosphazene with poly（aryloxy cyclotriphosphazene） for proton exchange membrane[J]. Yan Dong,Hulin Xu,Fengyan Fu,Changjin Zhu. Journal of Energy Chemistry. 2016(03)
[2]直接甲醇燃料電池關(guān)鍵材料與技術(shù)[J]. 王新東,謝曉峰,王萌,劉桂成,苗睿瑛,王一拓,閻群. 化學(xué)進(jìn)展. 2011(Z1)
[3]殼聚糖和殼寡糖的磷酸化研究[J]. 田金花,楊華,遲光偉,王立升. 化學(xué)研究與應(yīng)用. 2010(05)
[4]直接甲醇燃料電池膜電極的研究與進(jìn)展[J]. 索春光,劉曉為,張宇峰,張博,張鵬,王路文. 化學(xué)進(jìn)展. 2009(Z2)
[5]硫酸交聯(lián)殼聚糖膜質(zhì)子傳導(dǎo)行為的研究[J]. 崔錚,相艷,張濤. 化學(xué)學(xué)報. 2007(17)
碩士論文
[1]Nafion/NH4-X沸石復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與表征[D]. 崔彥輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
本文編號：3540745
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：76 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【圖文】：
直接甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖
哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文；第二，由于甲醇從陽極穿越到陰極會極大的降低劑中毒現(xiàn)象，高性能的質(zhì)子交換膜同樣需要較好地與滲透，防止催化劑中毒的現(xiàn)象；第三，具有良好提升膜的使用壽命；第四，較低的成本，較高價格和使用。為廣泛的為全氟磺酸類質(zhì)子交換膜。其中，Nafion，其結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示，由于氟原子的高度極化作性。同時，側(cè)鏈上的磺酸基團(tuán)使得 Nafion 具有一定游離的質(zhì)子。由于以上幾點(diǎn)，Nafion 膜具有很高的高質(zhì)子導(dǎo)電性亦收到其吸水率的影響。水通過影響
哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文殼聚糖的分子量從幾千到幾十萬不等，其脫乙�；潭韧ǔ４笥� 50%。其中，脫乙�；潭仁怯绊憵ぞ厶切阅艿囊粋�重要指標(biāo)，市場上最高脫乙�；潭瓤蛇_(dá)95%。常規(guī)的高脫乙�；潭纫话銥� 85-90%。殼聚糖不溶于水和常規(guī)有機(jī)溶劑，可溶于常規(guī)的一元酸，如鹽酸、甲酸、乙酸等，其溶解性主要受到分子量和脫乙�；潭鹊挠绊�，分子量小，脫乙�；潭雀叩臍ぞ厶歉叻肿右子谌芙�。如圖 1-3所示，殼聚糖分子中含有羥基和氨基，尤其是氨基的存在，為其化學(xué)改性提供了可能性。常用的殼聚糖高分子改性方法有：磺化、磷酸化、質(zhì)子化和化學(xué)交聯(lián)等[11]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Preparation and evaluation of crosslinked sulfonated polyphosphazene with poly（aryloxy cyclotriphosphazene） for proton exchange membrane[J]. Yan Dong,Hulin Xu,Fengyan Fu,Changjin Zhu. Journal of Energy Chemistry. 2016(03)
[2]直接甲醇燃料電池關(guān)鍵材料與技術(shù)[J]. 王新東,謝曉峰,王萌,劉桂成,苗睿瑛,王一拓,閻群. 化學(xué)進(jìn)展. 2011(Z1)
[3]殼聚糖和殼寡糖的磷酸化研究[J]. 田金花,楊華,遲光偉,王立升. 化學(xué)研究與應(yīng)用. 2010(05)
[4]直接甲醇燃料電池膜電極的研究與進(jìn)展[J]. 索春光,劉曉為,張宇峰,張博,張鵬,王路文. 化學(xué)進(jìn)展. 2009(Z2)
[5]硫酸交聯(lián)殼聚糖膜質(zhì)子傳導(dǎo)行為的研究[J]. 崔錚,相艷,張濤. 化學(xué)學(xué)報. 2007(17)
碩士論文
[1]Nafion/NH4-X沸石復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備與表征[D]. 崔彥輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
本文編號：3540745
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