作為燃料電池的關(guān)鍵部件,陰離子交換膜（AEMs）的研究依舊面臨著諸多挑戰(zhàn),較低的堿穩(wěn)定性及離子傳導(dǎo)率等問題嚴(yán)重影響了AEMs的綜合性能,阻礙了燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用。為開發(fā)具有優(yōu)異堿穩(wěn)定性、高離子傳導(dǎo)率的AEMs,本論文進(jìn)行了如下探索。1.以嗎啉為初始原料,經(jīng)過五步反應(yīng),合成表征了嗎啉基季鏻鹽TAAP、TAHP,分別負(fù)載到聚磷腈與聚苯醚骨架上,成功制備了兩個(gè)系列的新型季鏻鹽類陰離子交換膜。對所制備的堿性膜進(jìn)行了各方面的測試,包括各種物理性能以及離子傳導(dǎo)率、堿穩(wěn)定性。2.所制備的TAAP-POH-45聚磷腈膜具有良好的物理性能,在80℃時(shí)的離子傳導(dǎo)率為33.5 mS·cm-1。在2 M KOH溶液中浸泡30天后,堿性膜的離子傳導(dǎo)率表現(xiàn)優(yōu)異,最終離子傳導(dǎo)率為初始的94.3%。進(jìn)一步將TAHP季鏻陽離子負(fù)載到PPO主鏈上,并用三乙胺將未取代的C-Br鍵進(jìn)行季銨化處理制備出了一系列的陰離子交換膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,堿性膜的物理性能優(yōu)異,離子傳導(dǎo)率在80℃最高達(dá)到最高48.5 mS·cm-1。在2MKOH溶液中浸泡10天后,其離子傳導(dǎo)率仍為原來的94.8%,這歸因于季鏻陽離子獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。3.將接枝TA... 

【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)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?ＰＥＭＦＣｓ和ＡＥＭＦＣｓ示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ＰＥＭＦＣｓ?ａｎｄ?ＡＥＭＦＣｓ??

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???歸因于聚合物主鏈和陽離子中心之間的長間隔促進(jìn)了微相分離，提高了?ＡＥＭｓ??的離子電導(dǎo)率，分子內(nèi)氫鍵與ＰＢＩ和哌啶基團(tuán)的－Ｎ？之間的相互作用確保了膜的??高穩(wěn)定性［４１??°＼?Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ?＾｜?）??Ｓｈ?ｉ〇＾－〇＾ｙ〇ｆｎ??圖１－３復(fù)合膜中的氫鍵及氫鍵作用??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄｉｎｇ?ｉｎ?ｂｌｅｎｄ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ??ＷａｎｇＭ等人為了提高ＡＥＭｓ的離子傳導(dǎo)率和耐堿性，設(shè)計(jì)制備具有官能化??爪型側(cè)鏈的部分氟化的聚（亞芳基醚）ＡＥＭｓ，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖１－４所示，分析??發(fā)現(xiàn)膜具有明顯的親水／疏水相分離結(jié)構(gòu)。測試結(jié)果表明所制備的ＡＥＭｓ的最高??離子傳導(dǎo)率達(dá)到了９８．１９１１１５＿〇＾１，８０°（：在１１＾的１＜：０？中浸泡６００１１后仍然保持??初始的ＩＥＣ和９４％的離子傳導(dǎo)率，并且在單電池下３５０?ｍＡｘｎｒ１的電流密度下具??有１５６?ｍＷ＿ｃｍ＇２的最高功率密度。??Ｆ?Ｆ?Ｆ?Ｏ??６＿??ｏ＾ｒ?０??／?ＯＨ－??ｏ〇ｈ．??圖１－４堿性膜的結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＡＥＭｓ??４??

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???歸因于聚合物主鏈和陽離子中心之間的長間隔促進(jìn)了微相分離，提高了?ＡＥＭｓ??的離子電導(dǎo)率，分子內(nèi)氫鍵與ＰＢＩ和哌啶基團(tuán)的－Ｎ？之間的相互作用確保了膜的??高穩(wěn)定性［４１??°＼?Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ?＾｜?）??Ｓｈ?ｉ〇＾－〇＾ｙ〇ｆｎ??圖１－３復(fù)合膜中的氫鍵及氫鍵作用??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄｉｎｇ?ｉｎ?ｂｌｅｎｄ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ??ＷａｎｇＭ等人為了提高ＡＥＭｓ的離子傳導(dǎo)率和耐堿性，設(shè)計(jì)制備具有官能化??爪型側(cè)鏈的部分氟化的聚（亞芳基醚）ＡＥＭｓ，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖１－４所示，分析??發(fā)現(xiàn)膜具有明顯的親水／疏水相分離結(jié)構(gòu)。測試結(jié)果表明所制備的ＡＥＭｓ的最高??離子傳導(dǎo)率達(dá)到了９８．１９１１１５＿〇＾１，８０°（：在１１＾的１＜：０？中浸泡６００１１后仍然保持??初始的ＩＥＣ和９４％的離子傳導(dǎo)率，并且在單電池下３５０?ｍＡｘｎｒ１的電流密度下具??有１５６?ｍＷ＿ｃｍ＇２的最高功率密度。??Ｆ?Ｆ?Ｆ?Ｏ??６＿??ｏ＾ｒ?０??／?ＯＨ－??ｏ〇ｈ．??圖１－４堿性膜的結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＡＥＭｓ??４??


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