發(fā)布時間：2017-05-06 14:16

  本文關(guān)鍵詞：堿性季銨化陰離子交換膜的制備及其性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：堿性陰離子交換膜燃料電池(Anion Exchange Membrane Fuel Cell,AEMFC)以其結(jié)構(gòu)簡單、催化劑價格低廉、堿性條件下燃料氧化速度快、燃料滲透率低等眾多優(yōu)點,已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注。陰離子交換膜是保證燃料電池正常運轉(zhuǎn)的主要部分,在電池中能夠傳遞OH-,同時還具有防止燃料和氧化劑互相滲透的作用。目前,制備新型陰離子交換膜主要有兩種方式,一是通過對現(xiàn)有膜材料進(jìn)行改性,使其在保持較高的電導(dǎo)率同時提高膜的使用效率。二是通過設(shè)計單體,聚合獲得新的膜材料。本論文基于這兩方面的工作,改性合成了一系列新型的陰離子交換膜,并對膜的離子交換容量、吸水率、溶脹率、力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性等性能進(jìn)行了表征。1、以聚苯醚(PPO)為原料,通過溴甲基化反應(yīng)得到溴代率為55.2%的溴代聚苯醚,并通過1H-NMR、FTIR對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。然后取0.294g溴代聚苯醚溶于氯仿中,向溶液中加入0.006g坡縷石,超聲之后得到坡縷石含量為2%的聚苯醚膜,同樣采用上述方法,制得坡縷石含量分別為4%、6%的聚苯醚膜,成膜后進(jìn)行季銨化、堿化,制備坡縷石含量分別為2%、4%、6%的季銨化聚苯醚復(fù)合膜。考察了聚苯醚膜及其復(fù)合膜的離子交換容量、熱穩(wěn)定性、電導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性及機(jī)械性能等基本性能。實驗結(jié)果表明,制得的坡縷石含量為6%的季銨化聚苯醚復(fù)合膜機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性要優(yōu)于其他含量的復(fù)合膜,在80℃,相對濕度100%條件下,測得電導(dǎo)率可達(dá)21.5mS.cm-1,在60℃下,濃度為5mol.L-1的Na OH溶液中浸泡1天,電導(dǎo)率值仍大于18mS.cm-1。而未加入坡縷石的聚苯醚電導(dǎo)率僅為9.2mS.cm-1,表明坡縷石的摻雜提高了陰離子交換膜的性能。2、采用2,6-二甲基苯酚和9-芴酮為反應(yīng)物,制備四甲基雙酚芴(DMBHF)單體,然后以四甲基雙酚芴和二氟二苯甲酮為單體通過縮聚反應(yīng)得到聚醚醚酮聚合物,經(jīng)過進(jìn)一步溴甲基化、季銨化、堿化成功的制備了含芴結(jié)構(gòu)的聚醚醚酮膜。用1H-NMR、FTIR對PAEKs、BPAEKs和QPAEKs結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,并考察了膜的IEC值、吸水性、溶脹率、力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性等。實驗結(jié)果表明,隨著溴代率的增加,離子交換容量(IEC)由1.50mmol.g-1增加到2.32mmol.g-1。其中IEC值為2.32mmol.g-1的QPAEK-c膜性能最好,80℃時電導(dǎo)率為33.6mS.cm-1,并且,在60℃、3M Na OH溶液中浸泡24h后,電導(dǎo)率仍保持27.3mS.cm-1。說明QPAEK-c膜有很好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：燃料電池 陰離子交換膜 聚苯醚 聚醚醚酮
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ425.236;TM911.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 綜述11-31
• 1.1 燃料電池11-12
• 1.1.1 燃料電池的概述11-12
• 1.1.2 燃料電池的分類12
• 1.2 燃料電池陰離子交換膜與質(zhì)子交換膜的比較12-14
• 1.3 燃料電池陰離子交換膜的研究進(jìn)展14-25
• 1.3.1 聚苯醚類陰離子交換膜14-17
• 1.3.2 聚醚酮類陰離子交換膜17-20
• 1.3.3 聚醚砜類陰離子交換膜20-23
• 1.3.4 其他新型陰離子交換膜23-25
• 1.4 本課題研究的目的、意義和主要內(nèi)容25-26
• 參考文獻(xiàn)26-31
• 第二章 實驗條件及方法31-37
• 2.1 實驗藥品及儀器31-32
• 2.1.1 實驗藥品31-32
• 2.1.2 實驗儀器32
• 2.2 表征方法和測試手段32-36
• 2.2.1 核磁共振分析32
• 2.2.2 紅外分析（FT-IR）32-33
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡(SEM)33
• 2.2.4 相對粘度33-34
• 2.2.5 熱重分析（TG）34
• 2.2.6 離子交換容量（IEC）34
• 2.2.7 吸水率(WU)34-35
• 2.2.8 溶脹率（SR）35
• 2.2.9 電導(dǎo)率35
• 2.2.10 機(jī)械性能35-36
• 2.2.11 化學(xué)穩(wěn)定性36
• 參考文獻(xiàn)36-37
• 第三章 季銨化聚苯醚/坡縷石復(fù)合膜的制備及性能37-51
• 3.1 引言37-38
• 3.2 實驗部分38-40
• 3.2.1 溴代聚苯醚的制備38
• 3.2.2 溴代聚苯醚/坡縷石復(fù)合膜的制備38-39
• 3.2.3 季銨化聚苯醚/坡縷石復(fù)合膜的制備39-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-47
• 3.3.1 季銨化聚苯醚/坡縷石復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)分析40-43
• 3.3.2 季銨化聚苯醚/坡縷石復(fù)合膜的熱性能分析43-44
• 3.3.3 季銨化聚苯醚/坡縷石復(fù)合膜的離子交換容量、吸水率、電導(dǎo)率分析44-45
• 3.3.4 季銨化聚苯醚/坡縷石復(fù)合膜的力學(xué)性能分析45-46
• 3.3.5 季銨化聚苯醚/坡縷石復(fù)合膜的化學(xué)穩(wěn)定性分析46-47
• 3.4 本章小結(jié)47
• 參考文獻(xiàn)47-51
• 第四章 季銨化含芴聚醚醚酮陰離子交換膜制備及性能51-63
• 4.1 引言51-52
• 4.2 實驗部分52-54
• 4.2.1 四甲基雙酚芴的合成52-53
• 4.2.2 聚醚醚酮的合成53
• 4.2.3 溴代聚醚醚酮的制備53-54
• 4.2.4 季銨化聚醚醚酮膜的制備54
• 4.3 結(jié)果與討論54-60
• 4.3.1 季銨化聚醚醚酮膜的結(jié)構(gòu)分析54-56
• 4.3.2 季銨化聚醚醚酮膜的熱性能分析56-58
• 4.3.3 季銨化聚醚醚酮膜的離子交換容量、吸水率、溶脹率、電導(dǎo)率分析58-59
• 4.3.4 季銨化聚醚醚酮膜的力學(xué)性能分析59
• 4.3.5 季銨化聚醚醚酮膜的化學(xué)穩(wěn)定性分析59-60
• 4.4 本章小結(jié)60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 第五章 結(jié)論63-65
• 論文發(fā)表情況65-67
• 致謝67

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;氯化聚醚陰離子交換膜的研制初報[J];海水淡化;1977年02期

2 ;聚三氟苯乙烯季胺鹽型陰離子交換膜[J];有機(jī)化學(xué);1978年01期

3 葛道才;;耐有機(jī)污染陰離子交換膜的制備方法[J];海水淡化;1978年02期

4 ;革除氯甲基化反應(yīng)以制備陰離子交換膜的討論[J];海水淡化;1980年02期

5 陳大福;鄒世恩;薛亞軍;張瑞華;楊有學(xué);;硫酸根難透過性陰離子交換膜的研制[J];鹽湖科技資料;1980年Z1期

6 王繼生,劉承敏;小面積陰離子交換膜代替鹽橋制備銪(Ⅱ)的研究[J];稀有金屬;1983年06期

7 馬敬驥,郝健,張吉平,吳瑞征;一種具有氟碳骨架的陰離子交換膜的制備[J];功能高分子學(xué)報;1992年01期

8 陳世洋;施周;謝德華;胡遠(yuǎn)來;;陰離子交換膜無電壓下分離水中磷酸鹽的研究[J];湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年05期

9 熊志臣;周良才;;應(yīng)用陰離子交換膜從氯化亞銅中電解沉積銅的試驗研究[J];水處理技術(shù);1981年04期

10 撒應(yīng)福,鄭煥榮,曹海祥;均質(zhì)陰離子交換膜在電解提純金中的應(yīng)用[J];貴金屬;1998年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周晉芳;樊志會;陳沛;安忠維;陳新兵;;基于側(cè)鏈型聚芳醚砜的陰離子交換膜[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第08分會：高分子科學(xué)[C];2014年

2 倪貴智;趙孔雙;吳永會;徐銅文;;有機(jī)-無機(jī)雜化陰離子交換膜的介電解析——直流偏壓效果[A];第四屆中國膜科學(xué)與技術(shù)報告會論文集[C];2010年

3 趙云;俞紅梅;楊冬蕾;邵志剛;衣寶廉;;一種新型交聯(lián)復(fù)合陰離子交換膜的制備和表征[A];第30屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

4 蹇錫高;顏春;張華民;張守海;韓鐵民;王錦艷;趙平;;季銨化聚醚砜酮陰離子交換膜材料的研制[A];2005中國儲能電池與動力電池及其關(guān)鍵材料學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2005年

5 李偉;方軍;呂明;;聚合性離子液體用于制備堿性燃料電池中陰離子交換膜[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2010年

6 趙颯;王超展;衛(wèi)引茂;;SI-ATRP法制備叔胺基陰離子交換膜及其吸附性能研究[A];全國生物醫(yī)藥色譜及相關(guān)技術(shù)學(xué)術(shù)交流會（2012）會議手冊[C];2012年

7 樊彩霞;李忠芳;王素文;于如軍;;用于DMAFC的季銨化雜萘聯(lián)苯聚醚砜陰離子交換膜的制備研究[A];第二十七屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

8 徐帥;張楊;馬文佳;那輝;;新型側(cè)鏈型陰離子交換膜的制備及性能研究[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

9 張t

本文編號：348566