本文關(guān)鍵詞：聚苯醚基高溫質(zhì)子交換膜的制備與表征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：燃料電池(Fuel Cell),是將燃料(氫氣、碳?xì)浠衔锏?中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置。其中,高溫質(zhì)子交換膜燃料電池由于燃料電池運(yùn)行溫度的提高,提高了鉑基催化劑對(duì)一氧化碳(CO)的耐受性、同時(shí)提高電化學(xué)反應(yīng)速率、降低對(duì)燃料純度的要求和簡(jiǎn)化水熱管理系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn),成為被世界范圍內(nèi)廣泛研究的燃料電池之一。作為高溫質(zhì)子交換膜燃料電池核心部件的高溫質(zhì)子交換膜的開(kāi)發(fā)和研究也備受重視。雖然以聚苯并咪唑(PBI)為代表的高溫質(zhì)子交換膜被認(rèn)為是最有前途的膜材料,但由于其溶解性差、制備過(guò)程復(fù)雜、難以加工等缺點(diǎn)限制其商業(yè)化的應(yīng)用。因此,高效、成本低、制作過(guò)程簡(jiǎn)單、易于加工、耐高溫特別是無(wú)水環(huán)境下高質(zhì)子傳導(dǎo)率的新型高溫質(zhì)子交換膜的開(kāi)發(fā)成為亟需解決的問(wèn)題。本論文選用成本低,擁有優(yōu)異熱穩(wěn)定性、電化學(xué)性能和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于加工改造的聚苯醚(PPO)作為高溫質(zhì)子交換膜的基體。通過(guò)對(duì)聚苯醚的改造得到摻雜磷酸的聚苯醚基高溫質(zhì)子交換膜,并對(duì)其進(jìn)行表征和性能研究。具體研究?jī)?nèi)容如下：第一部分：咪唑化聚苯醚基高溫質(zhì)子交換膜的制備與性能研究通過(guò)聚苯醚的溴甲基化反應(yīng)得到溴代聚苯醚(BPPO),然后將BPPO分別與1-甲基咪唑、1-乙基咪唑、1-丙基咪唑、1-丁基咪唑、1-乙烯基咪唑反應(yīng)得到含有不同烷基咪唑基團(tuán)的咪唑化聚苯醚(Im-PPO)。通過(guò)溶液澆鑄法成膜并對(duì)膜的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試。隨咪唑烷基側(cè)鏈長(zhǎng)度的增加,膜的性能存在差異。通過(guò)研究,引入1-甲基咪唑(1-Melm)的(Melm-PPO)高溫質(zhì)子交換膜性能最為優(yōu)異,其中質(zhì)子傳導(dǎo)率達(dá)到37 mS/cm。第二部分：季胺化聚苯醚基高溫質(zhì)子交換膜的制備與性能研究通過(guò)聚苯醚的溴甲基化反應(yīng)得到溴代聚苯醚(BPPO),將BPPO與三甲胺、三乙胺、三丙胺反應(yīng)得到不同季胺化聚苯醚(QPPO)。通過(guò)溶液澆鑄法制備高溫質(zhì)子交換膜,并對(duì)膜的性能進(jìn)行表征和測(cè)試。得到引入三甲胺側(cè)鏈的TriMe-PPO復(fù)合膜性能最好,質(zhì)子傳導(dǎo)率達(dá)到30mS/cm。第三部分：基于離子液體聚苯醚基高溫質(zhì)子交換膜的制備與性能研究首先制備不同磺化度的磺化聚苯醚(SPPO),并研究氯磺酸加入量與磺化度和離子交換容量的關(guān)系。然后制備離子液體1-甲基-3-甲基咪唑摀鹽(1-methyl-3-methylimidazolium),與磺化聚苯醚(SPPO)通過(guò)自組裝得到復(fù)合膜。對(duì)膜進(jìn)行表征和性能測(cè)試。質(zhì)子傳到率最高達(dá)到26.4mS/cm。
【關(guān)鍵詞】：高溫質(zhì)子交換膜 聚苯醚 咪唑摀鹽 季胺化 磺化 離子液體 燃料電池
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM911.4;TB383.2
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• abstract6-15
• 第一章 緒論15-31
• 1.1 引言15
• 1.2 燃料電池(Fuel Cell)15-17
• 1.2.1 燃料電池概述15
• 1.2.2 燃料電池的發(fā)展與應(yīng)用15-17
• 1.3 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)17-19
• 1.3.1 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)概述18
• 1.3.2 質(zhì)子交換膜(PEM)概述18-19
• 1.3.3 質(zhì)子交換膜(PEM)研究現(xiàn)狀與問(wèn)題19
• 1.4 高溫質(zhì)子交換膜(HTPEM)19-25
• 1.4.1 高溫質(zhì)子交換膜(HTPEM)概述20
• 1.4.2 聚醚醚酮膜(Poly ether-ether-ketone)20
• 1.4.3 有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合模20-22
• 1.4.4 聚砜膜22
• 1.4.5 聚芳醚酮膜(QPAEKs)22
• 1.4.6 聚丙烯酰胺膜22-23
• 1.4.7 聚苯并咪唑膜23-24
• 1.4.8 離子液體復(fù)合膜24-25
• 1.4.9 聚苯醚膜25
• 1.5 聚苯醚(PPO)25-26
• 1.6 課題提出的依據(jù)、意義和論文研究?jī)?nèi)容26-28
• 1.6.1 課題提出的依據(jù)和意義26-28
• 1.6.2 本論文主要研究?jī)?nèi)容28
• 1.7 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)28-31
• 第二章 含咪唑側(cè)鏈聚苯醚基高溫質(zhì)子交換膜的制備與表征31-43
• 2.1 引言31-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分32-33
• 2.3 表征方式和測(cè)試方法33-34
• 2.4 結(jié)果和討論34-42
• 2.4.1 ~1H NMR34-35
• 2.4.2 溶液澆鑄法成膜35-36
• 2.4.3 SEM36-37
• 2.4.4 磷酸摻雜水平和體積溶脹比37-39
• 2.4.5 質(zhì)子傳導(dǎo)率39-40
• 2.4.6 機(jī)械性能40
• 2.4.7 氧化穩(wěn)定性40-41
• 2.4.8 熱重分析41-42
• 2.5 本章小結(jié)42-43
• 第三章 季胺化聚苯醚高溫質(zhì)子交換膜的制備43-53
• 3.1 引言43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)藥品以及儀器43-45
• 3.3 表征方式與方法45
• 3.4 季胺化聚苯醚(QPPO)膜的制備45-46
• 3.5 結(jié)果與討論46-51
• 3.5.1 ~1H NMR46-48
• 3.5.2 采用溶液澆鑄法成膜48
• 3.5.3 磷酸摻雜48-49
• 3.5.4 質(zhì)子傳導(dǎo)率49
• 3.5.5 機(jī)械性能49-50
• 3.5.6 熱重分析50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 第四章 基于離子液體高溫質(zhì)子交換膜的制備53-65
• 4.1 引言53-55
• 4.2 實(shí)驗(yàn)藥品以及儀器55-57
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品以及儀器55-56
• 4.2.2 表征方法56-57
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分57-60
• 4.3.1 不同磺化度的磺化聚苯醚的制備(SPPO)57-58
• 4.3.2 離子液體(ILs)的制備58
• 4.3.3 SPPO/ILs/PA膜的制備58-60
• 4.4 結(jié)果與討論60-64
• 4.4.1 加入氯磺酸對(duì)磺化度與離子交換容量的關(guān)系60
• 4.4.2 磺化聚苯醚(SPPO)與磺化聚苯醚/離子液體(SPPO/ILs)紅外表征60-61
• 4.4.3 質(zhì)子傳導(dǎo)率61-62
• 4.4.4 熱重分析(TGA)62-63
• 4.4.5 抗氧化穩(wěn)定性63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第五章 本論文結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-74
• 致謝74-75
• 研究成果及已發(fā)表的論文75-76
• 導(dǎo)師及作者簡(jiǎn)介76-78
• 附件78-79

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