堿性陰離子交換膜燃料電池（AEMFC）是一種高效、環(huán)保的能源轉(zhuǎn)換裝置,因其具有氧化速率快和可使用非昂貴的金屬材料作為催化劑等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究。其中,陰離子交換膜（AEM）作為AEMFC的核心組成部分,其性能的優(yōu)劣直接影響著AEMFC的使用性能與壽命。目前大部分的陰離子交換膜都存在離子電導(dǎo)率較低和耐堿性能較差的兩大缺陷,無法滿足在高溫高堿條件下的使用要求。因此,為了制備一種具有較高離子電導(dǎo)率和耐堿性能的陰離子交換膜是本文的主要研究內(nèi)容。本文以1,2-二甲基咪唑（DIM）為離子傳導(dǎo)單元,制備了兩種不同基于咪唑化聚苯醚的陰離子交換膜,并對其性能進(jìn)行測試和表征,具體內(nèi)容如下:（1）咪唑化聚苯醚有機(jī)/無機(jī)陰離子交換膜。以聚苯醚為原料,經(jīng)溴化、部分羥基化和咪唑化反應(yīng)后,將GPTMS環(huán)氧開環(huán)接枝在分子主鏈上,通過溶膠-凝膠法制備不同無機(jī)含量的陰離子交換膜。¹H NMR和FTIR測試表明化學(xué)反應(yīng)的成功,硅氧烷的成功水解和交聯(lián)。XRD分析可知所制備的陰離子交換膜均為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。SEM結(jié)果顯示膜的微觀結(jié)構(gòu)十分致密且均勻,無相分離或孔洞出現(xiàn)。TG分析可知所制備的陰離子交換膜在190℃前... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理

圖 1-3 堿性陰離子交換膜燃料電池的工作原理性陰離子交換膜燃料電池的優(yōu)缺點(diǎn) PEMFC 而言，AEMFC 擁有許多的優(yōu)勢：1）在堿性體系中具備更應(yīng)速率[27]；2）可以選取非昂貴的材料作為電極催化劑，大大降低本[28]；3）氫氧根離子和燃料的傳遞方向不同，可以降低因燃料的池性能降低的可能性[29]。然而，陰離子交換膜技術(shù)的不完善使其依挑戰(zhàn)： 離子電導(dǎo)率不高。相比質(zhì)子交換膜而言，陰離子交換膜傳遞的是 擴(kuò)散系數(shù)要比氫離子低很多，導(dǎo)致膜的離子傳導(dǎo)能力要弱，不能夠常運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然能通過增加膜內(nèi)導(dǎo)電基團(tuán)的數(shù)量來提高電導(dǎo)率，但是膜的尺寸穩(wěn)定性和機(jī)械性能變差，使其不能應(yīng)用在燃料電池中。 耐堿性能較差。AEMFC 是處于高溫高堿的環(huán)境中正常工作，因此交換膜的穩(wěn)定性有待考驗(yàn)。其穩(wěn)定性較差是因?yàn)闅溲醺x子對聚合電功能基團(tuán)的攻擊作用而致使其發(fā)生降解，同時(shí)溫度的升高也會加

此問題進(jìn)行了大量的研究，涉及的功能基團(tuán)有季胺、咪唑、季磷、胍基，某種程度提升了陰離子交換膜的耐堿性能[30,31]。此中有關(guān)季胺功能試機(jī)理被廣泛研究，其降解機(jī)理主要包含霍夫曼消除反應(yīng)和親核取代反霍夫曼消除反應(yīng)是 C-Hβ受到氫氧根離子的進(jìn)攻后生成胺和烯烴的過4 中（1）所示。親核取代反應(yīng)是 OH-進(jìn)攻 C-Hα后分解成三級胺和醇的圖 1-4 中（2）所示。


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