發(fā)布時間：2017-05-06 13:17

  本文關鍵詞：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)境污染越來越嚴重,開發(fā)清潔可重復利用的以及能量轉換效率高的新能源技術己經成為研究熱點。其中,燃料電池因其具有清潔、安全以及高效等特點,被國內外學者廣泛研究。眾所周知的是,聚合物電解質膜(PEMs)是燃料電池器件的一個關鍵組成部分,它同時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子交換膜。但二者相比,陰離子交換膜的優(yōu)勢更加突出。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。本論文利用一種簡易的方法制備了幾種聚醚砜陰離子交換膜并對其進行表征,最后對這些膜的性能進行了評價。首先,通過縮聚制備了聚醚砜聚合物,再通過N-溴代琥珀亞胺(NBS)溴代反應,最后經過功能化反應以及離子交換制備了含季銨基團(QA)和咪唑基團兩種不同功能基團的陰離子交換膜,實驗結果表明咪唑功能化陰離子交換膜的離子傳導率和在堿性環(huán)境下的化學穩(wěn)定性都較好。緊接著,通過分子設計并優(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)。主要設計思路就是在預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。通過對其結構和性能的研究,結果表明該膜具有較高的離子傳導率(可達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小時后它的離子傳導率仍能保持83.6%。因此,該方案合成的Im-PES陰離子交換膜具備應用于堿性燃料電池領域的潛力。
【關鍵詞】：堿性燃料電池 陰離子交換膜 聚醚砜 咪唑陽離子 堿穩(wěn)定性
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 傳輸機理9-10
• 1.2.3 主要特點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復合膜的合成18-19
• 1.3.2.2 無機填充Polymer-salt復合膜19
• 1.3.3 互穿聚合網絡結構（IPN）膜19-21
• 1.3.4 IL基離聚物膜21-22
• 1.4 本文的設計思想22-23
• 第二章 實驗試劑與測試儀器23-28
• 2.1 原料和試劑23-24
• 2.2 儀器型號24
• 2.3 測試方法24-28
• 2.3.1 結構表征24
• 2.3.2 熱性能測試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 機械性能測試25
• 2.3.6 微觀形貌的表征25
• 2.3.7 離子傳導率的測試（σ）25-26
• 2.3.8 甲醇滲透系數(shù)測試26
• 2.3.9 耐堿穩(wěn)定性測試26-28
• 第三章 兩種功能基團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 實驗部分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 結果與討論30-36
• 3.3.1 聚合物結構的表征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 離子傳導率34-35
• 3.3.7 膜的耐堿性35-36
• 3.4 本章小結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 實驗部分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 離子傳導率45-47
• 4.3.10 耐堿穩(wěn)定性47-48
• 4.4 本章小結48-49
• 第五章 結論49-50
• 致謝50-51
• 參考文獻51-58
• 作者簡介58
• 攻讀碩士學位期間研究成果58

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 錢伯章;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、技術狀態(tài)與展望[J];電池工業(yè);2003年01期

  本文關鍵詞：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：348487