面對(duì)未來的能源危機(jī)和當(dāng)今的環(huán)境污染問題,燃料電池作為一種能量轉(zhuǎn)換效率高的清潔能源裝置已變得越來越有前途。與傳統(tǒng)的酸性燃料電池相比,陰離子交換膜燃料電池具有更快的氧還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、允許使用非貴金屬催化劑等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。本研究以制備優(yōu)異性能的陰離子交換膜為目的,采用功能化的聚苯結(jié)構(gòu)和柔性的疏水性的聚芳醚酮嵌段作為聚合物骨架,以提高陰離子交換膜的堿穩(wěn)定性和機(jī)械性能。通過引入不同類型和不同構(gòu)象的陽離子官能團(tuán),對(duì)膜的基礎(chǔ)物化及電化學(xué)性能進(jìn)行分析,并深入研究季胺基團(tuán)的穩(wěn)定性與電池運(yùn)行工況條件之間的相關(guān)性。根據(jù)陽離子官能團(tuán)的類別及官能化程度的不同,本研究開展了季銨型（QA）與咪唑型（IM）、單取代及多取代型陰離子交換膜的制備及其燃料電池性能分析,具體分為兩部分。首先,通過零價(jià)鎳催化偶聯(lián)聚合、芐基溴化和原位季銨化反應(yīng)制備得到兩種分別具有季銨（QA-）和咪唑鎓（IM-）的新型聚苯-芳醚酮主鏈型（PPAEK）聚合物,以提高常規(guī)的基于聚（醚酮/砜）骨架的陰離子膜（AEM）的堿穩(wěn)定性。值得注意的是,這種陽離子端基是接枝在聚苯結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈上的,從而可以提高膜的陰離子電導(dǎo)率,增強(qiáng)聚合物主鏈（PPAEK）的堿穩(wěn)定性... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

典型的質(zhì)子交換膜燃料電池[7]

1緒論碩士學(xué)位論文4和陽離子官能基團(tuán)，致使主鏈和官能基團(tuán)的化學(xué)降解，直接影響膜的綜合性能[20]。因此陰離子交換膜的堿穩(wěn)定性已然成為該領(lǐng)域研究的一個(gè)重要性能，其降解機(jī)理更是被眾多科學(xué)家所討論。圖1.2AEMFC的工作原理圖[16]Fig.1.2TheworkingprinciplediagramofAEMFC.[16]1.3不同主鏈型的陰離子交換膜AEM良好的化學(xué)穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)陰離子交換膜燃料電池長期穩(wěn)定運(yùn)行的先決條件，而聚合物的主鏈作為AEM結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，賦予膜材料穩(wěn)定的機(jī)械性能，從而滿足燃料電池運(yùn)行的工況條件。依據(jù)合成聚合物主鏈的原料種類的不同，AEM主要分為兩種：脂肪族類和芳香族類。1.3.1脂肪族類由于原料豐富、成本低、易加工成型、綜合性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，聚烯烴是一類產(chǎn)量非常大且應(yīng)用十分廣泛的高分子材料。由于其優(yōu)異的加工性能，聚烯烴類作為陰離子交換膜的骨架結(jié)構(gòu)已經(jīng)被多次研究。從以Nafion為代表的聚烯烴類聚合物的合成條件得知，聚烯烴類AEMs合成過程也比較困難。目前，最流行的聚烯烴類AEMs的制備方法有兩種：功能單體共聚和高分子接枝。功能單體共聚首先是在單體層面通過季銨化或溴化（氯化）反應(yīng)進(jìn)行單體的官能化或者預(yù)官能化，然后通過自由基聚合得到高分子共聚物，官

碩士學(xué)位論文聚苯-芳醚酮主鏈型陰離子交換膜的制備與性能研究7圖1.3PSQNOH的合成過程[33]Fig.1.3SyntheticrouteofPSQNOH.[33]如圖1.4（b）所示，Lin[36]等人將苯乙烯、丙烯腈和新型的帶有咪唑鎓氯化物的苯乙烯三種單體（[DMVIm][Cl]）經(jīng)自由基縮聚，合成了一系列復(fù)合陰離子交換膜（SAN-[DMVIm][OH]）。通過改變[DMVIm][Cl]的含量，可以直接控制膜的IEC。隨著[DMVIm][Cl]含量的增加，復(fù)合膜的吸水率，溶脹率，IEC和電導(dǎo)率均增加。在80℃，IEC值（1.20meqg-1）較低的SAN70-[DMVIm][OH]30膜具有最高的離子電導(dǎo)率（3.32×10-2Scm-1），并且所有膜的電導(dǎo)率均在1×10-2Scm-1數(shù)量級(jí)。此外，在此研究中合成的所有AEM都具有較好的機(jī)械性能，在高溫下均表現(xiàn)出優(yōu)異的堿穩(wěn)定性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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