發(fā)布時(shí)間：2023-06-18 03:53

　　隨著環(huán)境污染和傳統(tǒng)能源枯竭,堿性離子交換膜燃料電池由于其工作效率高和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。然而,其重要部件之一堿性離子交換膜目前仍面臨著較差的尺寸穩(wěn)定性、低離子電導(dǎo)率和較差的堿穩(wěn)定性等巨大挑戰(zhàn)。因此,具有良好耐堿性和高離子傳輸性能堿性膜的開發(fā)仍是堿性燃料電池應(yīng)用的主要目標(biāo)之一。本文提出了通過引入支化結(jié)構(gòu)合成支化聚醚醚酮陰離子交換膜,提高膜的尺寸穩(wěn)定性,進(jìn)一步合成了無芳基醚的聚芳吲哚聚合物,以提高膜的耐堿性,梳狀支鏈的引入,改善膜的微相分離結(jié)構(gòu),構(gòu)建連通的離子通道,提高膜的離子傳導(dǎo)性能。通過間苯三酚、甲基氫醌和4,4’-二氟二苯酮共聚并官能化制備得新型支化聚醚醚酮陰離子交換膜,研究了支化結(jié)構(gòu)對(duì)膜性能的影響。所有膜的溶脹度在室溫下保持在15%以下,并且在高溫下尺寸穩(wěn)定性良好。支化度對(duì)尺寸變化幾乎沒有影響,但在調(diào)整微相分離結(jié)構(gòu)方面起著重要作用。BPEEK-3-Pip-53膜表現(xiàn)出性能最佳,在60℃下其離子電導(dǎo)率為43 mS cm^-1,其浸泡于60℃的1 mol L^-1 KOH水溶液中336小時(shí)后離子電導(dǎo)率和離子交換容量分別為最初值的75%和83%...

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 燃料電池
        1.1.1 燃料電池的概述
        1.1.2 堿性離子交換膜燃料電池
    1.2 堿性離子交換膜
        1.2.1 堿性離子交換膜的性能要求
        1.2.2 堿性離子交換膜的聚合物骨架
        1.2.3 離子傳導(dǎo)基團(tuán)
    1.3 堿性離子交換膜的研究進(jìn)展
        1.3.1 交聯(lián)型堿性離子交換膜
        1.3.2 多功能化堿性離子交換膜
        1.3.3 支化型堿性離子交換膜
        1.3.4 長(zhǎng)支鏈堿性離子交換膜
    1.4 研究思路與研究?jī)?nèi)容
2 支化聚醚醚酮陰離子交換膜的制備及性能
    2.1 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.2 支化聚醚醚酮(BPEEK)聚合物的合成
        2.1.3 溴化BPEEK(Br-BPEEK)的合成
        2.1.4 BPEEK的合成及BPEEK-Pip膜的制備
        2.1.5 表征方法及性能測(cè)定
    2.2 膜的性能
        2.2.1 BPEEK聚合物和BPEEK-Pip膜的1H NMR和GPC
        2.2.2 BPEEK-Pip膜吸水率和溶脹度
        2.2.3 BPEEK-Pip膜的IEC
        2.2.4 BPEEK-Pip膜的離子電導(dǎo)率
        2.2.5 BPEEK-Pip膜的熱穩(wěn)定性
        2.2.6 BPEEK-Pip膜的微觀結(jié)構(gòu)
        2.2.7 BPEEK-Pip膜的機(jī)械性能
        2.2.8 BPEEK-Pip膜的堿穩(wěn)定性
        2.2.9 BPEEK-Pip膜的單電池性能
    2.3 本章小結(jié)
3 季銨化聚芳吲哚陰離子交換膜的制備及性能
    3.1 實(shí)驗(yàn)部分
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.1.2 聚芳吲哚(PBN)聚合物的合成
        3.1.3 季銨化聚芳吲哚陰離子交換膜(PBN-GA)的制備
        3.1.4 表征方法及性能測(cè)定
    3.2 膜的性能
        3.2.1 PBN聚合物和PBN-GA膜的1H NMR、FT-IR結(jié)構(gòu)和GPC
        3.2.2 PBN-GA膜吸水率與溶脹度
        3.2.3 PBN-GA膜的IEC
        3.2.4 PBN-GA膜的離子電導(dǎo)率
        3.2.5 PBN-GA膜的熱穩(wěn)定性
        3.2.6 PBN-GA膜的機(jī)械性能
        3.2.7 PBN-GA膜的堿穩(wěn)定性
        3.2.8 PBN-GA膜的單電池性能
    3.3 本章小結(jié)
4 梳狀聚芳吲哚陰離子交換膜的制備及性能
    4.1 實(shí)驗(yàn)部分
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.1.2 聚芳吲哚(PBN)聚合物的合成
        4.1.3 1-溴己基-N-甲基哌啶鎓(Br-Pip)的合成
        4.1.4 梳狀聚芳吲哚陰離子交換膜(PBN-Pip)制備
        4.1.5 表征方法及性能測(cè)定
    4.2 膜的性能
        4.2.1 PBN-Pip膜的1H NMR及 FT-IR結(jié)構(gòu)
        4.2.2 PBN-Pip膜吸水率與溶脹度
        4.2.3 PBN-Pip膜的IEC
        4.2.4 PBN-Pip膜的離子電導(dǎo)率
        4.2.5 PBN-Pip膜的熱穩(wěn)定性
        4.2.6 PBN-Pip膜的微觀結(jié)構(gòu)
        4.2.7 PBN-Pip膜的機(jī)械性能
        4.2.8 PBN-Pip膜的堿穩(wěn)定性
        4.2.9 PBN-Pip膜的單電池性能
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
論文創(chuàng)新點(diǎn)及展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號(hào)：3834727