燃料电池用SEBS基碱性阴离子交换膜的制备与性能研究

发布时间：2021-03-25 00:52

　　当今世界,能源短缺与环境污染问题日益突出。这不仅影响着全球的政治与经济,并且对于人类社会可持续发展具有非常重要的意义。因此,开发利用新能源成为解决这一问题的关键所在。而氢能以其清洁、高效、便捷等特点在众多新能源中脱颖而出。在众多燃料电池分类中,聚合物膜燃料电池的发展应用最为迅速,已经在家庭式固定电源和汽车、航空航天等移动式电源领域展现出不错的应用前景。聚合物膜燃料电池可以根据电解质膜传导的离子形式不同,分为质子交换膜燃料电池（PEMFC）和阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）。虽然工作环境为酸性的PEMFC应用更加广泛,但这种燃料电池所需要的贵金属催化剂和质子交换膜等核心材料的昂贵成本制约了其进一步发展。对应的,工作环境为碱性的AEMFC,因其可以允许非贵金属催化剂的使用,且氧还原电极反应速率快等优点得到研究人员越来越多的关注,并被认为是可以取代目前成熟的PEMFC的一项电源技术。阴离子交换膜（又称碱性膜,AEM）作为AEMFC中最为关键的材料之一,其性能好坏直接决定了燃料电池的能量输出。这就要求碱性膜须同时具备高离子传导率、低溶胀比例、良好的化学稳定性和热稳定性、优秀的机械加工性能以及... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１?ＰＥＭＦＣ和ＡＥＭＦＣ在Ｈ２－０２下的工作原理图??Ｆｉｇ．１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＥＭＦＣ?ａｎｄ?ＡＥＭＦＣ?ｕｎｄｅｒ?Ｈ２－Ｏ２?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ??

图１－２不同种燃料电池工作原理??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｒｅｎｔ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌｓ??

???第一章绪论???相反，降低了燃料在膜中的渗透性［１３－１Ｓ］。ＡＥＭＦＣ由聚电解质膜、催化层、气体扩散??层、流场板以及包装密封材料组成，如图１－３所示。其中，最为核心的部件就是位于??中心的聚电解质膜，即阴离子交换膜。??ｅ?．一ｅ＊????…?？???ｅ???，?■????４１?一；???Ｖ．ｖ??２Ｈ２＋?４０Ｈ＇?４Ｈ２０＋?４ｅ＇?Ｏｚ＋２ＨｚＯ?＋?４ｅ￣４０Ｈ＂??！?１?■?ｇ?ｕ?ｗ?ｓ?！?１??：：?ｏ??、?ｒ???＊?ｉ；?：?ｉ??Ａｎｏｄｅ?Ｃａｔｈｏｄｅ??图１－３?ＡＥＭＦＣ在Ｈ２－０２下的工作原理图??Ｆｉｇ．１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＡＥＭＦＣ?ｕｎｄｅｒ?Ｈ２－Ｏ２?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ??阴尚子父换膜（Ａｎｉｏｎ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ，?ＡＥＭ），又被称为碱性阴离子交换膜??（Ａｌｋａｌｉｎｅ?ａｎｉｏｎ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ，?ＡＡＥＭ?）和氢氧根离子交换膜（Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ?ｅｘｃｈａｎｇｅ??ｍｅｍｂｒａｎｅ，?ＨＥＭ），简称碱性膜。ＡＥＭ作为一种固体聚电解质膜，传导阴离子这种最??基本的要求决定了碱性膜具有阳离子官能性传输集团和聚合物骨架这两种重要组成??部分。??１．３．１碱性膜原理与要求??研究发现，ＡＥＭ具有与ＰＥＭ相同的离子传输机理。除了传统的传质和扩散，阴??离子在ＡＥＭ?Ａ还可以通过氢键网络实现Ｇｒｏｔｔｈｕｓｓ传输，并且可以在阳离子官能团之??间互相“跳跃”达到传输目的［１９］。然而，由于０Ｈ－体积远大于Ｈ＋，阴离子在ＡＥＭ中?


本文编号：3098717