堿性陰離子交換膜燃料電池(AAEMFC)因其能量轉(zhuǎn)化率高、污染小、成本低等特點(diǎn),成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。陰離子交換膜(AEM)是堿性陰離子交換膜燃料電池的核心部件,仍存在離子傳導(dǎo)率低、耐堿穩(wěn)定性差等缺點(diǎn),限制了AAEMFC的發(fā)展。本論文通過(guò)縮聚反應(yīng)合成含胺基的聚芳醚酮,并以胺基作為反應(yīng)位點(diǎn)引入側(cè)鏈結(jié)構(gòu),合成并制備一系列側(cè)鏈型聚芳醚酮陰離子交換膜。側(cè)鏈結(jié)構(gòu)能夠促使膜內(nèi)形成明顯的微相分離結(jié)構(gòu),可有效提高陰離子交換膜的離子傳輸能力和耐堿穩(wěn)定性。本文首先使用離子液體法制備了一系列側(cè)鏈型聚芳醚酮陰離子交換膜。該制備方法以聚芳醚酮上胺基作為接枝位點(diǎn),直接接入將含端溴的離子液體,是一種簡(jiǎn)單可控的側(cè)鏈型陰離子交換膜制備方法。所制得的膜性能優(yōu)異,膜離子傳導(dǎo)率最高可達(dá)到74.4 mS cm^-1,另外膜在60℃的1 M KOH溶液中浸泡768 h后,其化學(xué)結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯的改變,說(shuō)明其具有良好的耐堿穩(wěn)定性。為了削弱離子液體法中高溫及強(qiáng)堿性的反應(yīng)環(huán)境對(duì)聚合物主鏈及離子基團(tuán)的破壞作用,將側(cè)鏈結(jié)構(gòu)與功能基團(tuán)的引入分為各自獨(dú)立的兩步反應(yīng)。側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的引入改用常溫堿性較弱的反應(yīng)環(huán)境,而功能基團(tuán)的引...

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 聚合物電解質(zhì)燃料電池(PEFC)
    1.2 堿性陰離子交換膜燃料電池(AAEMFC)
    1.3 陰離子交換膜
        1.3.1 陰離子交換膜的結(jié)構(gòu)組成
        1.3.2 陰離子交換膜的性能要求
        1.3.3 陰離子交換膜的結(jié)構(gòu)分類
    1.4 側(cè)鏈型陰離子交換膜研究進(jìn)展
        1.4.1 側(cè)鏈型陰離子交換膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        1.4.2 側(cè)鏈型陰離子交換膜的制備路線
    1.5 選題依據(jù)
2 離子液體法制備的側(cè)鏈型聚砜醚酮陰離子交換膜及其性能
    2.1 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及設(shè)備
        2.1.2 胺基取代聚芳醚酮(PAEK-xx)的合成
        2.1.3 1 -溴己基-1-甲基嗎啡啉溴鹽(IL1)的合成
        2.1.4 1-溴己基-1-甲基哌啶溴鹽(IL2)的合成
        2.1.5 1-溴己基-1-甲基吡咯烷溴鹽(IL3)的合成
        2.1.6 側(cè)鏈型聚芳醚酮聚合物材料(PAEK-XBr-xx)的制備
        2.1.7 側(cè)鏈型聚芳醚酮陰離子交換膜(PAEK-XOH-xx)的制備
        2.1.8 結(jié)構(gòu)性能表征方法與測(cè)定
    2.2 PAEK-XOH-xx的性能
        2.2.1 聚合物的合成及結(jié)構(gòu)表征
        2.2.2 離子交換容量(IEC),吸水率(WU)及溶脹度(SW)
        2.2.3 離子傳導(dǎo)率(IC)
        2.2.4 微觀形態(tài)
        2.2.5 熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能
        2.2.6 耐堿穩(wěn)定性
    2.3 本章小結(jié)
3 分步法制備的側(cè)鏈型聚芳醚酮陰離子交換膜及其性能
    3.1 實(shí)驗(yàn)部分
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及設(shè)備
        3.1.2 胺基取代聚芳醚酮(PAEK-xx)的合成
        3.1.3 柔性側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的引入
        3.1.4 功能化基團(tuán)的引入(季胺化反應(yīng))
        3.1.5 側(cè)鏈型聚芳醚酮陰離子交換膜(X-PAEK-xx)的制備
        3.1.6 結(jié)構(gòu)性能表征方法與測(cè)定
    3.2 X-PAEK-xx的性能
        3.2.1 聚合物的合成及結(jié)構(gòu)表征
        3.2.2 離子交換容量(IEC)
        3.2.3 吸水率(WU)及溶脹度(SW)
        3.2.4 氫氧根離子傳導(dǎo)率(HC)
        3.2.5 微觀形態(tài)
        3.2.6 熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能
        3.2.7 耐堿穩(wěn)定性
        3.2.8 燃料電池性能
    3.3 本章小結(jié)
4 側(cè)鏈交聯(lián)型聚芳醚酮陰離子交換膜的制備與性能
    4.1 實(shí)驗(yàn)部分
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及設(shè)備
        4.1.2 胺基取代聚芳醚酮(PAEK-xx)的合成
        4.1.3 柔性側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的引入
        4.1.4 交聯(lián)結(jié)構(gòu)的引入
        4.1.5 側(cè)鏈交聯(lián)型聚芳醚酮陰離子交換膜(CL-PAEK-xx%)的制備
        4.1.6 結(jié)構(gòu)性能表征方法與測(cè)定
    4.2 CL-PAEK-xx%的性能
        4.2.1 結(jié)構(gòu)表征及離子交換容量(IEC)
        4.2.2 氫氧根離子傳導(dǎo)率(HC)
        4.2.3 溶脹度(SW)
        4.2.4 機(jī)械性能
        4.2.5 耐堿穩(wěn)定性
        4.2.6 燃料電池性能
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
論文創(chuàng)新點(diǎn)及展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號(hào)：3956382