聚苯并咪唑/八氨基笼状倍半硅氧烷复合电解质膜的制备与性能
发布时间：2020-12-21 05:27
目前商业化的质子交换膜主要有两类,一类为全氟磺酸树脂,仅适用于低温（<100 oC）高湿环境,另一类为聚苯并咪唑树脂,仅适用于高温（120-200 oC）、低湿环境。研发宽温域使用条件的质子交换膜可促进燃料电池更广泛应用。本文提出通过添加无机纳米粒子改性聚苯并咪唑然后进行磷酸掺杂的方法,使质子膜高温环境主要依赖磷酸传递质子、低温环境主要依靠水传递质子,从而适应从低到高温的较宽温域范围具备较高功率输出性能要求。本课题以二氨基苯甲酸（DABA）为原料,通过溶液聚合法和溶液浇铸制膜工艺,分别制备了聚2,5-苯并咪唑（ABPBI）膜和聚2,5-苯并咪唑/八氨基笼状倍半硅氧烷（AM-POSS）复合膜。通过采用力学性能试验设备、红外（FTIR）、热分析仪（TGA）、超景深三维显微镜、扫描电镜（SEM-EDX）、电化学工作站等近现代测试手段,考察纯ABPBI膜和复合膜的物理机械性能、热稳定性、水和磷酸的吸收性能等,磷酸掺杂前后纯膜和复合膜的表面形貌变化,以及纯膜和复合膜不同磷酸掺杂水平下质子传导性能变化。全文得出的主要结果有:通过改变合成单体和反应介质配比、反应时间、反应温度以及搅拌速率等条件...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 燃料电池
1.2.1 燃料电池简介
1.2.2 燃料电池分类
1.3 质子交换膜燃料电池
1.3.1 质子交换膜燃料电池的优点
1.3.2 质子交换膜燃料电池的基本构成
1.3.3 质子交换膜燃料电池的工作原理
1.3.4 质子交换膜燃料电池的发展历史
1.4 质子交换膜
1.4.1 概述
1.4.2 质子交换膜质子传导机理
1.4.3 全氟质子交换膜
1.4.4 部分含氟类质子交换膜
1.4.5 非氟磺酸类质子交换膜
1.5 聚苯并咪唑基质子交换膜
1.5.1 概述
1.5.2 PBI的制备方法
1.5.3 PBI的主要结构
1.5.4 ABPBI质子交换膜的制备方法
1.5.5 酸掺杂ABPBI质子交换膜
1.5.6 有机-无机物掺杂型ABPBI质子交换膜
1.6 八氨基笼状倍半硅氧烷简介
1.7 本文研究思路
第2章聚 2,5-苯并咪唑的合成与表征
2.1 引言
2.2 实验原料
2.3 ABPBI的合成
2.3.1 3,4 二氨基苯甲酸的提纯
2.3.2 ABPBI的合成
2.3.3 测试与表征
2.4 结果与讨论
2.4.1 ABPBI红外光谱分析
2.4.2 ABPBI分子量的影响条件
2.4.3 ABPBI热性能分析
2.4.4 ABPBI热稳定性分析
2.4.5 聚合物膜的表面形貌分析
2.5 本章小结
第3章聚 2，5-苯并咪唑/八氨基笼状倍半硅氧烷复合膜的制备与表征
3.1 引言
3.2 实验原料
3.3 DABA/AM-POSS酰胺化反应
3.4 ABPBI/AM-POSS复合物制备
3.4.1 ABPBI/AM-POSS复合物的制备
3.4.2 ABPBI/AM-POSS复合膜的制备
3.4.3 ABPBI/AM-POSS复合膜磷酸掺杂膜的制备
3.4.4 测试与表征
3.5 结果与讨论
3.5.1 ABPBI/AM-POSS复合膜红外光谱分析
3.5.2 DABA/AM-POSS酰胺化核磁共振分析
3.5.3 ABPBI/AM-POSS复合膜机械性能图像分析
3.5.4 ABPBI/AM-POSS复合膜热稳定性分析
3.5.5 ABPBI/AM-POSS复合膜表面形貌分析
3.5.6 ABPBI/AM-POSS复合膜磷酸掺杂率
3.5.7 ABPBI/AM-POSS复合膜掺杂磷酸吸水率
3.5.8 无磷酸掺杂ABPBI/AM-POSS复合膜吸水率
3.5.9 ABPBI/AM-POSS复合膜导电率测试
3.6 本章小结
第4章 结论
参考文献
致谢
附录
本文编号：2929270
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 燃料电池
1.2.1 燃料电池简介
1.2.2 燃料电池分类
1.3 质子交换膜燃料电池
1.3.1 质子交换膜燃料电池的优点
1.3.2 质子交换膜燃料电池的基本构成
1.3.3 质子交换膜燃料电池的工作原理
1.3.4 质子交换膜燃料电池的发展历史
1.4 质子交换膜
1.4.1 概述
1.4.2 质子交换膜质子传导机理
1.4.3 全氟质子交换膜
1.4.4 部分含氟类质子交换膜
1.4.5 非氟磺酸类质子交换膜
1.5 聚苯并咪唑基质子交换膜
1.5.1 概述
1.5.2 PBI的制备方法
1.5.3 PBI的主要结构
1.5.4 ABPBI质子交换膜的制备方法
1.5.5 酸掺杂ABPBI质子交换膜
1.5.6 有机-无机物掺杂型ABPBI质子交换膜
1.6 八氨基笼状倍半硅氧烷简介
1.7 本文研究思路
第2章聚 2,5-苯并咪唑的合成与表征
2.1 引言
2.2 实验原料
2.3 ABPBI的合成
2.3.1 3,4 二氨基苯甲酸的提纯
2.3.2 ABPBI的合成
2.3.3 测试与表征
2.4 结果与讨论
2.4.1 ABPBI红外光谱分析
2.4.2 ABPBI分子量的影响条件
2.4.3 ABPBI热性能分析
2.4.4 ABPBI热稳定性分析
2.4.5 聚合物膜的表面形貌分析
2.5 本章小结
第3章聚 2，5-苯并咪唑/八氨基笼状倍半硅氧烷复合膜的制备与表征
3.1 引言
3.2 实验原料
3.3 DABA/AM-POSS酰胺化反应
3.4 ABPBI/AM-POSS复合物制备
3.4.1 ABPBI/AM-POSS复合物的制备
3.4.2 ABPBI/AM-POSS复合膜的制备
3.4.3 ABPBI/AM-POSS复合膜磷酸掺杂膜的制备
3.4.4 测试与表征
3.5 结果与讨论
3.5.1 ABPBI/AM-POSS复合膜红外光谱分析
3.5.2 DABA/AM-POSS酰胺化核磁共振分析
3.5.3 ABPBI/AM-POSS复合膜机械性能图像分析
3.5.4 ABPBI/AM-POSS复合膜热稳定性分析
3.5.5 ABPBI/AM-POSS复合膜表面形貌分析
3.5.6 ABPBI/AM-POSS复合膜磷酸掺杂率
3.5.7 ABPBI/AM-POSS复合膜掺杂磷酸吸水率
3.5.8 无磷酸掺杂ABPBI/AM-POSS复合膜吸水率
3.5.9 ABPBI/AM-POSS复合膜导电率测试
3.6 本章小结
第4章 结论
参考文献
致谢
附录
本文编号：2929270
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