陰離子交換膜燃料電池氧還原反應(yīng)（ORR）動(dòng)力學(xué)速率快、可采用非貴金屬作為催化劑、成本低,因此成為近年來(lái)新型清潔能源的研究熱點(diǎn)之一。作為其核心部件的陰離子交換膜需要具有以下性能:具有好的微相分離結(jié)構(gòu);制備路線綠色環(huán)保無(wú)毒;膜材料能夠溶解在非燃料低毒低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑中,以用作催化層離聚物。為滿足以上要求針對(duì)不同主鏈,本文首先選用吸電子基團(tuán)羰基比例較高的聚醚醚酮酮（PEEKK）,制備了易溶于異丙醇的咪唑功能化聚醚醚酮酮膜,實(shí)現(xiàn)了膜材料直接作為催化層離聚物;并分別通過(guò)可溶于二氯甲烷且苯環(huán)電子云密度較高的聚砜（PSf）的傅克烷基化路線,以及單體共聚制備的含有強(qiáng)吸電子羰基且?guī)в邢┍p鍵的聚芳醚酮（PEK-DB）的反馬氏加成氯化路線制膜,降低了氯甲基化路線的毒性;同時(shí)向膜內(nèi)引入長(zhǎng)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)形成良好的親水/疏水微相分離結(jié)構(gòu),提高了膜的氫氧根離子傳導(dǎo)率、尺寸和堿性穩(wěn)定性。為實(shí)現(xiàn)制膜材料直接用作催化層離聚物,改善現(xiàn)有商業(yè)化催化層離聚物傳導(dǎo)率低、高性能膜材料用作離聚物不易溶于非燃料低毒低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑的問(wèn)題,選用結(jié)構(gòu)中羰基比例增加的商業(yè)化的PEEKK,提高與苯環(huán)的π-π共軛作用,通過(guò)氯甲基化路線制備的1,2... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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圖１．１中國(guó)原油及天然氣對(duì)外依存度趨勢(shì)圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｃｒｕｄｅ?ｏｉｌ?ａｎｄ?ｎａｔｕｒａｌ?ｇａｓ?ｅｘｔｅｒｎａｌ?ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ?ｔｒｅｎｄ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?Ｃｈｉｎａ??

總反應(yīng)：Ｈ２＋ｌ／２０；；—丨＿丨２０?總反應(yīng)：丨１２＋１／２０２?—ＩＬＯ??圖１．２燃料電池工作原理（ａ）質(zhì)子交換膜燃料電池及（ｂ）陰離子交換膜燃料電池??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌｓ?（ａ）?ｐｒｏｔｏｎ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ａｎｉｏｎ??ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌｓ??１．１．３陰離子交換膜燃料電池簡(jiǎn)介??與質(zhì)子交換膜燃料電池及堿性燃料電池相比，ＡＥＭＦＣｓ具有一些突出優(yōu)點(diǎn)（１）??首先，堿性環(huán)境下氧化還原反應(yīng)（０ＲＲ）的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)速率提高，因此可以采用非貴??金屬鈷、鎳等作為電極催化劑，從而降低了燃料電池的成本；（２）其次，在ＡＥＭＦＣｓ??中ＯＨ？離子由陰極經(jīng)ＡＥＭｓ傳導(dǎo)到燃料所在的陽(yáng)極，與水在膜內(nèi)傳導(dǎo)方向相同，有助于??水管理并能有效減少由離子拖曳造成的甲醇等燃料透過(guò)膜；（３）除此之外，由于電解質(zhì)??由ＡＦＣｓ中的液態(tài)ＫＯＨ溶液轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)ＡＥＭｓ，ＡＥＭＦＣｓ有效解決了?Ｃ０２與體系中ＯＨ－??離子反應(yīng)使其濃度下降導(dǎo)致的電池性能損失，以及堿性液體電解質(zhì)造成的電池腐蝕等問(wèn)??題。??由于具有以上優(yōu)勢(shì)

Ｆｉｇ．?１．３?（ａ）?Ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ａｒｔｉｃｌｅｓ?ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ?ｏｎ?ＡＥＭＦＣｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ??ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ?ａｎｄ?ｒｅｇｉｏｎｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?Ｗｅｂ?ｏｆ?Ｓｃｉｅｎｃｅ??ＡＥＭＦＣｓ結(jié)構(gòu)如圖１．４所示，主要由催化層、氣體擴(kuò)散層、雙極板和陰離子交換膜??組成［３］。??（１）催化層主要由催化劑、離子聚合物（離聚物）、電子導(dǎo)體組成，三者構(gòu)成一個(gè)??高效的三相界面，保證電極反應(yīng)連續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行。其中催化劑提供電池陰陽(yáng)極反應(yīng)的反??應(yīng)位點(diǎn)，電子導(dǎo)體負(fù)責(zé)傳導(dǎo)電子，離聚物的作用則是實(shí)現(xiàn)ＯＨ－在ＡＥＭｓ到催化劑表面之??間的傳遞。??－５－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]微相分離陰離子交換膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能研究[D]. 賀玉彬.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3364814