本文關(guān)鍵詞：高性能高支化磺化聚芳醚膜材料的制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： 支化質(zhì)子交換膜 磺化聚芳醚 機(jī)械性能 氧化穩(wěn)定性

【摘要】：質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFCs)是一種高效清潔的發(fā)電裝置,質(zhì)子交換膜是質(zhì)子交換膜燃料電池的重要組件之一,其性能將直接影響燃料電池的總體性能和壽命。目前,人們廣泛使用的質(zhì)子交換膜主要是全氟磺酸型膜,如Nafion膜,其具有高的質(zhì)子電導(dǎo)率和氧化穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),但也存在價(jià)格高、甲醇滲透率高和低的工作溫度等缺點(diǎn)�；腔鄯济褢{借其良好的熱穩(wěn)定性和高質(zhì)子電導(dǎo)率,被認(rèn)為是Nafion膜最有前途的替代材料之一。但其氧化穩(wěn)定性較低,相比于Nafion膜,裝入電池后僅能運(yùn)行較短的時(shí)間。交聯(lián)是一種能有效提高膜材料氧化穩(wěn)定性的方法,但交聯(lián)后的膜不再溶解,難以重復(fù)使用。相比于交聯(lián),支化后的膜材料既有良好的溶解性,也具有優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性。在本課題組前期的工作中,合成出兩種系列的支化聚合物,但最高支化度僅為4%。為了更進(jìn)一步研究支化對(duì)膜材料性能的影響,在本論文中制備出不同類型支化磺化聚芳醚。具體研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:1)以磺化二氟酮、雙酚芴、二氟酮和B3單體為原料制備出高支化的磺化聚芳醚酮砜。剛性強(qiáng)且具有長(zhǎng)支鏈的B3單體有利于減少支化聚合物交聯(lián),得到最高支化度為10%的支化膜。支化膜的質(zhì)子電導(dǎo)率和氧化穩(wěn)定性都隨著支化度的提高而增加,支化度為10%的膜材料表現(xiàn)出最高的質(zhì)子電導(dǎo)率(0.42 S cm-1)和氧化穩(wěn)定性(327 min)。2)為了提高支化膜的機(jī)械性能,通過(guò) 兩步一鍋法‖合成出兩種不同嵌段結(jié)構(gòu)的支化星型聚合物。嵌段支化膜P1的結(jié)構(gòu)是疏水基團(tuán)包圍親水基團(tuán),其展示出較高的質(zhì)子電導(dǎo)率和尺寸穩(wěn)定性。嵌段支化膜P2的結(jié)構(gòu)是親水基團(tuán)包圍疏水基團(tuán),具有優(yōu)異的質(zhì)子電導(dǎo)率。嵌段支化膜P1和P2的機(jī)械性能均優(yōu)于支化無(wú)規(guī)膜。3)為了提高膜材料的綜合性能,進(jìn)一步制備了一系列支化磺化聚芳醚/聚丙烯腈復(fù)合膜。由于磺化聚芳醚和聚丙烯腈之間的酸堿作用,復(fù)合膜展示出較高的拉伸強(qiáng)度(16.4 23.0 MPa)。此外復(fù)合膜的氧化穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性均隨著聚丙烯腈的摻雜量增加而提高。4)通過(guò)將支化聚合物和表面活性劑的混合溶液澆鑄在聚四氟乙烯薄膜上制得復(fù)合膜BSPAEK/PTFE,具有優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性。而且BSPAEK/PTFE-5的最高功率密度達(dá)到69.70 mW cm-2,高于支化膜,復(fù)合膜BSPAEK/PTFE將會(huì)是一種有前途的質(zhì)子交換膜,可運(yùn)用在燃料電池中。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ317;TM911.4

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 張妮;劉惠玲;李君敬;夏至;王向宇;;用于燃料電池的磺化聚芳醚砜質(zhì)子交換膜材料的直接合成與性能研究[J];高分子學(xué)報(bào);2009年04期

2 馮少?gòu)V;謝曉峰;尚玉明;靳豪;徐景明;周其鳳;;磺化嵌段型共聚物在質(zhì)子交換膜燃料電池中的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2008年01期

3 劉建平;鄭玉斌;杜杰;;燃料電池用質(zhì)子交換膜的研究進(jìn)展[J];膜科學(xué)與技術(shù);2005年06期

，

本文編號(hào)：1145122