本文關(guān)鍵詞：燃料電池用聚醚砜陰離子交換膜的制備與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著化石能源的枯竭以及環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重,開(kāi)發(fā)清潔可重復(fù)利用的以及能量轉(zhuǎn)換效率高的新能源技術(shù)己經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。其中,燃料電池因其具有清潔、安全以及高效等特點(diǎn),被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛研究。眾所周知的是,聚合物電解質(zhì)膜(PEMs)是燃料電池器件的一個(gè)關(guān)鍵組成部分,它同時(shí)具有傳遞離子以及阻隔氧化劑和燃料的作用。這種類型的膜可以分為陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜。但二者相比,陰離子交換膜的優(yōu)勢(shì)更加突出。利用這種膜可以保證堿性燃料電池的氧化速度更快而且可以使用非貴重金屬電極材料。本論文利用一種簡(jiǎn)易的方法制備了幾種聚醚砜陰離子交換膜并對(duì)其進(jìn)行表征,最后對(duì)這些膜的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。首先,通過(guò)縮聚制備了聚醚砜聚合物,再通過(guò)N-溴代琥珀亞胺(NBS)溴代反應(yīng),最后經(jīng)過(guò)功能化反應(yīng)以及離子交換制備了含季銨基團(tuán)(QA)和咪唑基團(tuán)兩種不同功能基團(tuán)的陰離子交換膜,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明咪唑功能化陰離子交換膜的離子傳導(dǎo)率和在堿性環(huán)境下的化學(xué)穩(wěn)定性都較好。緊接著,通過(guò)分子設(shè)計(jì)并優(yōu)化合成路線制備了交聯(lián)型咪唑功能化的陰離子交換膜(Im-PES)。主要設(shè)計(jì)思路就是在預(yù)先合成的含有雙烯丙基的聚醚砜上直接接枝氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑離子液體。通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能的研究,結(jié)果表明該膜具有較高的離子傳導(dǎo)率(可達(dá)9.21′10-2S cm-1)。而且即使在堿性環(huán)境(2 M Na OH溶液)中浸泡300小時(shí)后它的離子傳導(dǎo)率仍能保持83.6%。因此,該方案合成的Im-PES陰離子交換膜具備應(yīng)用于堿性燃料電池領(lǐng)域的潛力。
【關(guān)鍵詞】：堿性燃料電池 陰離子交換膜 聚醚砜 咪唑陽(yáng)離子 堿穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ425.232;TM911.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-23
• 1.1 引言7-8
• 1.2 堿性燃料電池8-13
• 1.2.1 工作原理8-9
• 1.2.2 傳輸機(jī)理9-10
• 1.2.3 主要特點(diǎn)10
• 1.2.4 面臨的挑戰(zhàn)10-13
• 1.3 堿性PEM燃料電池膜的合成13-22
• 1.3.1 均相陰離子交換膜13-17
• 1.3.1.1 直接縮合聚合法13-14
• 1.3.1.2 接枝方法14-16
• 1.3.1.3 化學(xué)改性法16-17
• 1.3.2 非均相陰離子交換膜17-19
• 1.3.2.1 Polymer-salt復(fù)合膜的合成18-19
• 1.3.2.2 無(wú)機(jī)填充Polymer-salt復(fù)合膜19
• 1.3.3 互穿聚合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（IPN）膜19-21
• 1.3.4 IL基離聚物膜21-22
• 1.4 本文的設(shè)計(jì)思想22-23
• 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑與測(cè)試儀器23-28
• 2.1 原料和試劑23-24
• 2.2 儀器型號(hào)24
• 2.3 測(cè)試方法24-28
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)表征24
• 2.3.2 熱性能測(cè)試24
• 2.3.3 離子交換容量（IEC）24-25
• 2.3.4 膜的吸水率與溶脹率25
• 2.3.5 機(jī)械性能測(cè)試25
• 2.3.6 微觀形貌的表征25
• 2.3.7 離子傳導(dǎo)率的測(cè)試（σ）25-26
• 2.3.8 甲醇滲透系數(shù)測(cè)試26
• 2.3.9 耐堿穩(wěn)定性測(cè)試26-28
• 第三章 兩種功能基團(tuán)聚醚砜陰離子交換膜的制備與性能比較28-37
• 3.1 引言28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分28-30
• 3.2.1 聚醚砜（PES）的合成28
• 3.2.2 溴化聚醚砜（Br-PES）的制備28-29
• 3.2.3 陰離子交換膜的制備29-30
• 3.3 結(jié)果與討論30-36
• 3.3.1 聚合物結(jié)構(gòu)的表征30-31
• 3.3.2 IEC，吸水率和溶脹率31-32
• 3.3.3 熱穩(wěn)定性32
• 3.3.4 形貌表征32-33
• 3.3.5 甲醇滲透系數(shù)和選擇性33-34
• 3.3.6 離子傳導(dǎo)率34-35
• 3.3.7 膜的耐堿性35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 交聯(lián)型咪唑功能化聚醚砜陰離子交換膜的制備與表征37-49
• 4.1 引言37
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分37-39
• 4.2.1 帶有雙鍵的聚醚砜的合成（PES-DB）37
• 4.2.2 膜的制備37-39
• 4.3 結(jié)果與討論39-48
• 4.3.1 紅外譜圖39
• 4.3.2 核磁共振譜圖39-41
• 4.3.3 膜的溶解性41-42
• 4.3.4 IEC，，吸水率和溶脹率42-43
• 4.3.5 膜的機(jī)械性能43-44
• 4.3.6 熱穩(wěn)定性44
• 4.3.7 甲醇滲透系數(shù)44-45
• 4.3.8 微觀形貌45
• 4.3.9 離子傳導(dǎo)率45-47
• 4.3.10 耐堿穩(wěn)定性47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第五章 結(jié)論49-50
• 致謝50-51
• 參考文獻(xiàn)51-58
• 作者簡(jiǎn)介58
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果58

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 錢(qián)伯章;燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];節(jié)能;2004年03期

2 衣寶廉;燃料電池的原理、技術(shù)狀態(tài)與展望[J];電池工業(yè);2003年01期

  本文關(guān)鍵詞：燃料電池用聚醚砜陰離子交換膜的制備與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：348487