離子交換膜是全釩液流電池(VRBF)的重要組成部分,本文從分子設(shè)計(jì)的角度出發(fā),合成了一系列新型的具有相分離結(jié)構(gòu)的陰離子交換膜(AEM)材料,并對(duì)其離子傳導(dǎo)率、吸水率和溶脹率、熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能等性能進(jìn)行了測(cè)試,探討聚合物結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,為陰離子交換膜的研究開(kāi)發(fā)提供技術(shù)積累。主要內(nèi)容有:(1)設(shè)計(jì)合成一種新型的帶有十個(gè)富電子苯環(huán)的單體4,4’-((2,3,5,6-四(4-苯氧基苯氧基)-1,4-亞苯基)雙(氧基))二酚(c),將其與4,4’-二氟二苯甲酮和4,4’-二羥基二苯砜進(jìn)行縮聚,得到具有局部密集富電子苯環(huán)的聚芳醚化合物(bPAEs)。以這些富電子苯環(huán)為反應(yīng)位點(diǎn)進(jìn)行氯甲基化和隨后的季銨化反應(yīng),得到一種新型的具有局部密集季銨鹽基團(tuán)的陰離子交換膜(QA-bPAEs)。用小角X射線(xiàn)散射(SAXS)對(duì)膜內(nèi)部微相結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)膜具有明顯的相分離結(jié)構(gòu)。該系列膜在離子交換容量(IEC)為1.19 mmol g-1時(shí),溫度為80℃時(shí)離子傳導(dǎo)率達(dá)最大(氯離子傳導(dǎo)率為11.2 mS cm-1)。然而,氯甲基化反應(yīng)不易控制,反應(yīng)過(guò)程中容易出現(xiàn)交聯(lián),導(dǎo)致bPAEs氯甲基化程度不到50%。(2)設(shè)計(jì)合...

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 全釩液流電池
        1.1.1 全釩液流電池的概述
        1.1.2 全釩液流電池的發(fā)展
        1.1.3 全釩液流電池的結(jié)構(gòu)與工作原理
    1.2 離子交換膜
        1.2.1 質(zhì)子交換膜
        1.2.2 陰離子交換膜
    1.3 陰離子交換膜的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
        1.3.1 無(wú)規(guī)分布型陰離子交換膜
        1.3.2 嵌段分布型陰離子交換膜
        1.3.3 局部密集分布型陰離子交換膜
    1.4 本文工作主要內(nèi)容
        1.4.1 本課題研究背景及意義
        1.4.2 本課題研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及試劑
    2.2 測(cè)試儀器及條件
    2.3 單體及聚合物的合成
        2.3.1 基于局部密集氯甲基化的陰離子交換膜的合成
        2.3.2 基于局部密集溴甲基化的陰離子交換膜的合成
第三章 基于局部密集氯甲基化的陰離子交換膜
    3.1 前言
    3.2 單體及聚合物的合成與表征
        3.2.1 單體的合成與表征
        3.2.2 聚合物的合成與表征
    3.3 氯甲基化反應(yīng)的工藝條件的探索
        3.3.1 投料比的影響
        3.3.2 反應(yīng)時(shí)間的影響
    3.4 陰離子交換膜的性能研究
        3.4.1 QA-bPAE的IEC、吸水率和溶脹率
        3.4.2 QA-bPAE的離子傳導(dǎo)率
        3.4.3 QA-bPAE的微相結(jié)構(gòu)
        3.4.4 QA-bPAE的熱穩(wěn)定性
        3.4.5 QA-bPAE的機(jī)械性能
        3.4.6 QA-bPAE的氧化穩(wěn)定性
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于局部密集溴甲基化的陰離子交換膜
    4.1 前言
    4.2 單體及聚合物的合成與表征
        4.2.1 單體的合成與表征
        4.2.2 聚合物的合成與表征
    4.3 陰離子交換膜的性能研究
        4.3.1 QA-mPAE的IEC,吸水率和溶脹率
        4.3.2 QA-mPAE的離子傳導(dǎo)率
        4.3.3 QA-mPAE的微相結(jié)構(gòu)
        4.3.4 QA-mPAE的熱穩(wěn)定性
        4.3.5 QA-mPAE的機(jī)械性能
        4.3.6 QA-mPAE的氧化穩(wěn)定性
        4.3.7 QA-mPAE的VO²⁺滲透率
        4.3.8 全釩液流電池性能
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)介
在學(xué)期間已發(fā)表及錄用的論文



本文編號(hào)：3919580