磺化聚芳醚酮及共混磺化聚芳醚氧膦质子交换膜的制备与表征

发布时间：2020-05-09 01:04

【摘要】：芳香聚合物质子交换膜是质子交换膜目前的研究重点。它具有传统全氟磺酸膜无法达到的性能,是潜在可替换昂贵的Nafion膜的理想材料。通过直接缩聚法合成了含萘磺化聚芳醚酮(酮)(sPEK/sPEKK)系列聚合物。对膜的离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀率、质子电导率以及耐氧化稳定性分别进行了测试表征。结果表明,磺化度较高的膜性能较好。但由于分子结构的不同,IEC相近的sPEK综合性能比sPEKK好。例如:sPEK-50在80oC下的吸水率为46.7%,溶胀率为21.3%,质子电导率0.048 S/cm。此外,sPEK-50膜在Fenton试剂中浸泡1h后没有质量损耗,耐氧化稳定性优于同类型芳香族聚芳醚酮膜,表现了较好的综合性能。将疏水性的含氟树脂——聚偏氟乙烯PVDF加入磺化聚芳醚氧膦聚合物中制备了一系列新型聚芳醚氧膦/聚偏氟乙烯复合质子交换膜。以NMR、FTIR、DSC和XRD等对复合聚合物进行了表征。微观结构通过AFM进行分析,适量疏水性PVDF使膜具有更好的亲水疏水微观相分离结构,改善了膜的宏观性能。对复合膜的吸水率、溶胀率、耐氧化性、质子电导率、甲醇渗透率等进行了研究。结果表明,含PVDF(5.0%)的sPEPOF/PVDF5.0复合膜表现了较好的性能。80°C下,sPEPOF/PVDF5.0的质子电导率为0.135 S cm~(-1),高于相同条件下原sPEPOF膜的电导率0.124 S cm~(-1)和Nafion 117膜的电导率0.114 S cm~(-1)。此外,sPEPOF/PVDF5.0膜在尺寸稳定性、耐氧化稳定性、甲醇渗透率等性能均得到提升。sPEPOF/PVDF5.0是一种综合性能优异的复合质子交换膜。利用物理共混制备了一系列新型聚芳醚氧膦/聚二氮杂萘酮醚氧膦(sPEPOF/tsPPEPOx)复合质子交换膜,引入了分子间氢键作用。并对其性能进行研究。结果表明,sPEPOF/tsPPEPO7具有相对较好的性能,80°C下的电导率为0.171 S cm~(-1),溶胀率控制在了11%以内,此外,膜在耐氧化稳定性和甲醇渗透率等方面的性能都有提升。
【图文】：

燃料电池和柴油发动机的能量转换步骤1839年由威廉·罗伯特·格罗夫爵士基于氢和氧的电化学转换发明了世界上第一个燃

PEMFC的工作示意图
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O634.51;TB383.2

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 郑根稳;龚春丽;文胜;解孝林;;磺化聚醚酰亚胺/聚醚砜共混型质子交换膜的制备及其性能[J];物理化学学报;2008年05期

2 林才顺;靳尉仁;;直接甲醇燃料电池用流场的研究进展[J];湿法冶金;2005年04期

相关硕士学位论文 前5条

1 尉行;基于磺化聚芳醚砜的复合质子交换膜制备与性能测试[D];东华大学;2015年

2 凤鹏举;酸碱分子增强复合型质子交换膜的制备和性能研究[D];吉林大学;2013年

3 林永华;微相可控新型聚芳醚砜酮离聚物合成与性能[D];华南理工大学;2012年

4 康森;含磺化联苯单元的聚苯并咪唑质子交换膜的合成与表征[D];上海交通大学;2009年

5 李翔;碳负载Pt及Pt基合金纳米粒子的合成及其对甲醇氧化的电催化性能研究[D];浙江大学;2006年

，

本文编号：2655329