聚芳烃哌啶阴离子交换膜的制备与研究
发布时间：2022-09-30 20:04
随着人们对环境污染与能源短缺问题的高度关注,氢能作为一种清洁环保能源,已成为当下研究的重要方向之一。聚合物电解质膜燃料电池是新一代的燃料电池,它是利用氢能的高效能量转化装置。根据聚电解质膜种类的不同,可以分为质子膜燃料电池（PEMFC）和碱性膜燃料电池（AEMFC）。目前可实现商业化的是质子膜燃料电池,但是由于其昂贵的隔膜（基于含氟聚合物的Nafion膜）和贵金属催化剂,它的商业化规模受到限制。相较而言,AEMFC则可使用无氟聚合物的隔膜和非贵金属催化剂,因此AEMFC作为控制燃料电池成本的技术,在近几年得到飞速发展。阴离子交换膜（AEM）作为AEMFC的核心部件之一,其性能尚不满足实际应用的要求,因此也成为限制AEMFC商业化的主要原因。目前对于AEM的研究方向主要基于聚芳醚基、聚烯烃基聚合物和常见的季铵、季磷类阳离子基团,并通过一系列改性方法使膜的性能得到提升。但是这种性能的提升往往是有限的,大多数的研究并不能从根本上解决问题。AEM仍然因为OH-离子的迁移率较H+离子慢,季铵阳离子基团在碱性条件下易发生霍夫曼消除等副反应的本质问题而带来的离子传导率和耐碱性不足,无法与酸性膜相提并...
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 燃料电池概述
1.1.1 工作原理
1.1.2 燃料电池的分类
1.2 聚合物电解质膜燃料电池与聚合物电解质膜
1.3 阴离子交换膜的研究进展
1.3.1 阴离子交换膜主链的研究进展
1.3.2 阴离子交换膜阳离子的研究进展
1.4 阴离子交换膜的结构设计
1.4.1 主链型
1.4.2 嵌段型
1.4.3 侧链型
1.4.4 交联型
1.5 本文研究思路与内容
第二章 聚联苯哌啶多阳离子交联膜的制备与研究
2.1 引言
2.2 实验原料
2.3 表征方法
2.4 DBDMAH交联剂的合成与表征
2.5 聚联苯哌啶骨架(PBP)的合成与表征
2.6 聚联苯哌啶多阳离子交联膜(PBP-xQ4)的制备
2.7 聚联苯哌啶多阳离子交联膜的测试
2.7.1 结构表征
2.7.2 微观结构表征
2.7.3 IEC,WU,SR性能测试
2.7.4 离子传导率测试
2.7.5 热稳定性测试
2.7.6 机械性能测试
2.7.7 碱稳定性测试
2.7.8 单电池性能测试
2.8 本章小结
第三章 不同构型的聚芳烃哌啶阴离子交换膜的构效关系研究
3.1 引言
3.2 实验原料
3.3 表征方法
3.4 DBDMAH交联剂的合成
3.5 聚芳烃哌啶聚合物骨架的合成与表征
3.5.1 聚间三联苯(m-PTP)与聚对三联苯(p-PTP)的合成
3.5.2 二联苯-三联苯嵌段共聚物(PBP-PTP)的合成
3.6 聚芳烃哌啶交联膜的制备
3.7 阴离子交换膜的测试
3.7.1 结构表征
3.7.2 微观结构表征
3.7.3 IEC,WU,SR性能测试
3.7.4 离子传导率测试
3.7.5 热稳定性测试
3.7.6 碱稳定性测试
3.8 本章小结
第四章 多阳离子侧链型接枝聚间三联苯哌啶阴离子交换膜的制备与研究
4.1 引言
4.2 实验原料
4.3 表征方法
4.4 TQA阳离子侧链的合成与表征
4.5 m-PTP/TFPE聚合物骨架的制备与表征
4.5.1 m-PTP/TFPE聚合物骨架的制备
4.5.2 m-PTP/TFPE聚合物骨架的结构表征
4.5.3 m-PTP/TFPE聚合物的测试
4.6 多阳离子侧链型接枝聚间三联苯哌啶阴离子交换膜的制备
4.7 多阳离子侧链型接枝聚间三联苯哌啶阴离子交换膜的测试
4.7.1 结构表征
4.7.2 微观结构表征
4.7.3 IEC,WU,SR性能测试
4.7.4 离子传导率测试
4.7.5 热稳定性测试
4.7.6 机械性能测试
4.7.7 碱稳定性测试
4.7.8 单电池性能测试
4.8 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
致谢
作者与导师简介
攻读学位期间发表的学术论文及科研成果
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃料电池用质子交换膜产业分析[J]. 赵经纬,蔡园满,易秘,梅泽峰. 江西化工. 2019(06)
[2]燃料电池的关键技术探讨[J]. 陈少峰,侯兰凤. 冶金与材料. 2019(05)
[3]燃料电池用阴离子交换膜的研究进展[J]. 李建永. 信息记录材料. 2019(03)
[4]燃料电池用碱性阴离子交换膜链结构调控研究进展[J]. 司江菊,卢善富,相艳. 科学通报. 2019(02)
[5]新能源汽车电池膜材料服役性能与使用寿命研究进展[J]. 李永,宋健,杨捷. 科学通报. 2012(27)
[6]燃料电池概述[J]. 刘建国,孙公权. 物理. 2004(02)
[7]燃料电池的原理、技术状态与展望[J]. 衣宝廉. 电池工业. 2003(01)
本文编号：3684187
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 燃料电池概述
1.1.1 工作原理
1.1.2 燃料电池的分类
1.2 聚合物电解质膜燃料电池与聚合物电解质膜
1.3 阴离子交换膜的研究进展
1.3.1 阴离子交换膜主链的研究进展
1.3.2 阴离子交换膜阳离子的研究进展
1.4 阴离子交换膜的结构设计
1.4.1 主链型
1.4.2 嵌段型
1.4.3 侧链型
1.4.4 交联型
1.5 本文研究思路与内容
第二章 聚联苯哌啶多阳离子交联膜的制备与研究
2.1 引言
2.2 实验原料
2.3 表征方法
2.4 DBDMAH交联剂的合成与表征
2.5 聚联苯哌啶骨架(PBP)的合成与表征
2.6 聚联苯哌啶多阳离子交联膜(PBP-xQ4)的制备
2.7 聚联苯哌啶多阳离子交联膜的测试
2.7.1 结构表征
2.7.2 微观结构表征
2.7.3 IEC,WU,SR性能测试
2.7.4 离子传导率测试
2.7.5 热稳定性测试
2.7.6 机械性能测试
2.7.7 碱稳定性测试
2.7.8 单电池性能测试
2.8 本章小结
第三章 不同构型的聚芳烃哌啶阴离子交换膜的构效关系研究
3.1 引言
3.2 实验原料
3.3 表征方法
3.4 DBDMAH交联剂的合成
3.5 聚芳烃哌啶聚合物骨架的合成与表征
3.5.1 聚间三联苯(m-PTP)与聚对三联苯(p-PTP)的合成
3.5.2 二联苯-三联苯嵌段共聚物(PBP-PTP)的合成
3.6 聚芳烃哌啶交联膜的制备
3.7 阴离子交换膜的测试
3.7.1 结构表征
3.7.2 微观结构表征
3.7.3 IEC,WU,SR性能测试
3.7.4 离子传导率测试
3.7.5 热稳定性测试
3.7.6 碱稳定性测试
3.8 本章小结
第四章 多阳离子侧链型接枝聚间三联苯哌啶阴离子交换膜的制备与研究
4.1 引言
4.2 实验原料
4.3 表征方法
4.4 TQA阳离子侧链的合成与表征
4.5 m-PTP/TFPE聚合物骨架的制备与表征
4.5.1 m-PTP/TFPE聚合物骨架的制备
4.5.2 m-PTP/TFPE聚合物骨架的结构表征
4.5.3 m-PTP/TFPE聚合物的测试
4.6 多阳离子侧链型接枝聚间三联苯哌啶阴离子交换膜的制备
4.7 多阳离子侧链型接枝聚间三联苯哌啶阴离子交换膜的测试
4.7.1 结构表征
4.7.2 微观结构表征
4.7.3 IEC,WU,SR性能测试
4.7.4 离子传导率测试
4.7.5 热稳定性测试
4.7.6 机械性能测试
4.7.7 碱稳定性测试
4.7.8 单电池性能测试
4.8 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
致谢
作者与导师简介
攻读学位期间发表的学术论文及科研成果
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃料电池用质子交换膜产业分析[J]. 赵经纬,蔡园满,易秘,梅泽峰. 江西化工. 2019(06)
[2]燃料电池的关键技术探讨[J]. 陈少峰,侯兰凤. 冶金与材料. 2019(05)
[3]燃料电池用阴离子交换膜的研究进展[J]. 李建永. 信息记录材料. 2019(03)
[4]燃料电池用碱性阴离子交换膜链结构调控研究进展[J]. 司江菊,卢善富,相艳. 科学通报. 2019(02)
[5]新能源汽车电池膜材料服役性能与使用寿命研究进展[J]. 李永,宋健,杨捷. 科学通报. 2012(27)
[6]燃料电池概述[J]. 刘建国,孙公权. 物理. 2004(02)
[7]燃料电池的原理、技术状态与展望[J]. 衣宝廉. 电池工业. 2003(01)
本文编号：3684187
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3684187.html
