燃料電池是一種清潔,高效的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。近幾十年來,伴隨著全氟磺酸型質(zhì)子交換膜(Nafion(?))和Pt/C催化劑等關(guān)鍵材料的應(yīng)用和發(fā)展,質(zhì)子膜燃料電池的研究取得里程碑式發(fā)展,各種以其為動力的商業(yè)化燃料電池汽車相繼被報(bào)道,不少性能可以與內(nèi)燃機(jī)汽車相抗衡。但由于其強(qiáng)酸性運(yùn)行環(huán)境,質(zhì)子膜燃料電池的運(yùn)行必須依賴昂貴的Pt基催化劑和Nafion(?)膜材料,這制約了其進(jìn)一步商業(yè)化。因此,近些年研究人員將目光轉(zhuǎn)向了堿性陰離子交換膜燃料電池。因其運(yùn)行環(huán)境為堿性,故其氧還原反應(yīng)過電勢較低,動力學(xué)更快,可以使用更為廉價(jià)的銀基、鈷基、鎳基等非鉑基金屬催化劑,這大大降低了運(yùn)行成本。此外相對于質(zhì)子交換膜燃料電池,堿性陰離子交換膜燃料電池還具有金屬催化劑中毒概率低,燃料來源豐富,水管理方便等優(yōu)勢。但目前該領(lǐng)域的研究還不夠成熟,缺少兼具高離子電導(dǎo)率和優(yōu)良化學(xué)穩(wěn)定性的商業(yè)化陰離子交換膜。陰離子交換膜是一種聚電解質(zhì),主要由高分子骨架和連接于上面的離子交換基團(tuán)組成,可以實(shí)現(xiàn)陰離子的選擇性透過。先前研究者利用側(cè)鏈型、密集型、梳狀型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),來調(diào)節(jié)膜內(nèi)離子交換基團(tuán)自組裝聚集行為,從而構(gòu)造離子傳導(dǎo)通道。這些離子通道...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 燃料電池技術(shù)
        1.1.2 聚電解質(zhì)膜燃料電池
    1.2 陰離子交換膜
    1.3 陰離子交換膜的離子電導(dǎo)率-離子傳導(dǎo)通道
        1.3.1 側(cè)鏈型陰離子交換膜
        1.3.2 密集功能化陰離子交換膜
        1.3.3 梳型陰離子交換膜
        1.3.4 結(jié)晶型陰離子交換膜
    1.4 陰離子交換膜的耐堿性-離子交換基團(tuán)
        1.4.1 烷基季銨陽離子
        1.4.2 氮共軛陽離子
        1.4.3 季膦陽離子
        1.4.4 金屬陽離子
    1.5 陰離子交換膜耐堿性-聚合物主鏈
        1.5.1 聚烯烴主鏈
        1.5.2 含芳醚聚芳香烴主鏈
        1.5.3 無芳醚聚芳香烴主鏈
    1.6 本文研究思路
第二章 密集側(cè)鏈型陰離子交換膜的制備
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器
        2.2.2 二甲氨基-N-乙基-N,N-二甲基己-1-胺(TMAQA)的制備
        2.2.3 聚醚砜主鏈(3Me-PAES)的制備
        2.2.4 聚砜主鏈的溴化(3Br-PAES)
        2.2.5 密集接枝雙陽離子側(cè)鏈3BQA的制備
        2.2.6 3BQA膜的制備
        2.2.7 陰離子交換膜表征方法
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 材料的合成
        2.3.2 納米形貌以及離子電導(dǎo)率
        2.3.3 耐堿性能
        2.3.4 含水率、溶脹和機(jī)械性能
    2.4 本章小結(jié)
第三章 離子-偶極網(wǎng)絡(luò)陰離子交換膜
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器
        3.2.2 溴化聚苯醚(BPPO)的合成
        3.2.3 疊氮化BPPO (BxN₃PPO)的合成
        3.2.4 季銨化BxN₃PPO (QAxPPO)的合成
        3.2.5 PEG接枝的季銨化PPO合成
        3.2.6 陰離子交換膜的制備
        3.2.7 陰離子交換膜表征方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 離子-偶極作用網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)有序納米形貌
        3.3.2 離子-偶極作用網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)離子傳導(dǎo)
        3.3.3 離子-偶極作用網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)燃料電池相關(guān)性能
    3.4 本章小結(jié)
第四章 耐堿離子-偶極網(wǎng)絡(luò)陰離子交換膜
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器
        4.2.2 1,2-雙(2-碘乙氧基)乙烷的制備
        4.2.3 1-(6-碘己基)-1-甲基哌啶(ICP)的制備
        4.2.4 1-(2-(2-(2-碘乙氧基)乙氧基)乙基)-甲基哌啶(IOP)的制備
        4.2.5 聚亞芳基哌啶主鏈(PBP)的合成
        4.2.6 O-PDQA和PDQA的制備
        4.2.7 O-PDQA和PDQA陰離子交換膜制備
        4.2.8 膜材料性能表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 模型化合物模擬研究
        4.3.2 納米形貌
        4.3.3 離子電導(dǎo)率和耐堿性
        4.3.4 含水率,溶脹和機(jī)械穩(wěn)定性
        4.3.5 燃料電池性能
    4.4 本章小結(jié)
全文總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士期間發(fā)表研究論文與取得成果



本文編號：3794795