質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）商業(yè)化面臨的一大障礙是缺少廉價(jià)可靠的高溫質(zhì)子交換膜,磷酸摻雜的聚苯并咪唑（PBI）膜以其獨(dú)特的優(yōu)勢被視為其中最具潛力的材料之一。然而,這類膜還存在著加工性能較差、磷酸流失和易被自由基進(jìn)攻氧化等問題亟待解決。針對這些問題,本文從PBI合成中最基礎(chǔ)的單體出發(fā),通過改變單體的結(jié)構(gòu)、投料比及聚合方式,得到了一系列新型聚合物膜,并進(jìn)行了相關(guān)性質(zhì)表征。在此基礎(chǔ)上,研究了聚合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)間的關(guān)系,改善了膜的性能,同時(shí)也發(fā)展出了一種靈活可控的新型嵌段共聚方法。具體取得的結(jié)果如下：（1）將不同比例的4-（3,4-二氨基苯氧基）苯甲酸（DPBA）與3,4-二氨基苯甲酸在微波條件下共聚,通過在主鏈上引入苯氧基,調(diào)整主鏈空間結(jié)構(gòu)的規(guī)整性,所制備的共聚PBI解決了常規(guī)ABPBI加工性差和摻酸后機(jī)械強(qiáng)度過低的問題。其中PO-AB-50 （DPBA單體比例50%）聚合物膜在摻雜80%磷酸后拉伸強(qiáng)度達(dá)到1.9MPa,160℃下質(zhì)子傳導(dǎo)率達(dá)到53.47mS/cm。（2）為更進(jìn)一步改善PBI主鏈的空間結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)合成具有非平面結(jié)構(gòu)的4,4’-（2,3-弧喹喔啉基）二苯甲酸二甲酯（DMQB）單... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－５氮?dú)獯祾呦碌南盗芯酆衔镌冢常啊悖玫剑福埃啊悖玫氖е厍�（升溫速率；１０°Ｃ／分鐘）??Ｆｉｇ．?２－５?ＴＧＡ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｏｌｙｍｅｒｓ?ｕｎｄｅｒ?ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ?ｉｎ?ｔｈｅ?１；ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｒａｎｇｅ?ｆｒｏｍ??３０?°Ｃ?化?８００〇Ｃ?（ｈｅａｔｉｎｇ?ｒ站ｅ：?１０°Ｃ／ｍｉｎ）??

２１?２２?２３?２４?２５?２６?２７?２８?２９??Ａｃｉｄ?Ｄｏｐｉｎｇ?Ｌｅｖｅｌ?（ｍｍｏｌ／ｇ）??圖２－９?ＰＯＡＢ＾ｘ膜在１６０°Ｃ的質(zhì)子傳導(dǎo)率與磯酸慘雜水巧ｍｍｏｌ／ｇ）的關(guān)系??巧ｇ．２－９?Ｐｒｏｔｏｎ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｏｆ?ＰＯ－ＡＢ￣ｘ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ?ａｔ?１６０°Ｃ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ＡＤＬ（ｍｍｏｌ／ｇ）??由圖２－８可Ｗ看出，在相同接雜濃度下質(zhì)子傳導(dǎo)率隨ＤＰＢＡ投料比增加而降??低。仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)其變化趨勢十分類似于圖２－７（ｂ），因此我們有理由認(rèn)為質(zhì)子傳??導(dǎo)率與ＡＤＬ（ｍｍｏｌ／ｇ）之間存在著一定的關(guān)聯(lián)。為了更好地理解這種關(guān)聯(lián)，我們作??了這兩者之間關(guān)系的散點(diǎn)圖（即圖２－９），發(fā)現(xiàn)ＡＤＬ（ｍｍｏｌ／ｇ）越高，相應(yīng)的質(zhì)子??傳導(dǎo)率也就越高

扔?ｇ．２－１０?Ｐｒｏｔｏｎ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｏｆ?ＰＯ－ＡＢ￣ｘ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??為了更好地理解質(zhì)子傳導(dǎo)率與溫度的關(guān)系及系列膜的質(zhì)子傳導(dǎo)機(jī)理，我們??根據(jù)Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ公式對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，所得結(jié)果如圖２－１１。由圖發(fā)現(xiàn)，擬??合結(jié)果具有比較好的線性，說明本章中系列膜的質(zhì)子傳導(dǎo)符合質(zhì)子跳躍機(jī)理??（Ｇｒｏ她ｕｓｓ－ｔｙｐｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）。在此基礎(chǔ)上可根據(jù)擬合結(jié)果計(jì)算相應(yīng)的活化能（Ｅａ），??活化能的數(shù)值也列舉在圖中。系列膜的活化能范圍為１５￣２１ｋＪ／ｍｏｌ，低于文獻(xiàn)中??ＡＢＰＢＩ和部分其他ＰＢＩ膜的數(shù)值，表明其聚合物骨架間的質(zhì)子傳導(dǎo)更容易，??更有利于達(dá)到較好的性能。??２９??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高溫質(zhì)子交換膜燃料電池的研究進(jìn)展(英文)[J]. Suthida Authayanun,Karittha Im-orb,Amornchai Arpornwichanop.  催化學(xué)報(bào). 2015(04)
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本文編號：3032316