侧链交联型质子交换膜材料的制备与性能研究

发布时间：2020-12-23 02:42

　　甲醇燃料电池以清洁、高效等特点受到广泛的关注。质子交换膜作为质子交换膜燃料电池的核心组件之一,已经逐渐成为了研究质子交换膜燃料电池这一领域的热点。现今已经商业化的质子交换膜当属美国杜邦公司制备的Nafion膜,但由于其甲醇渗透过高,合成困难,以及生产成本高等问题已经逐渐成为Nafion膜发展的瓶颈。因此制备新型的质子交换膜材料来替代Nafion等全氟磺酸膜成了研究热门。聚芳醚腈具有良好的机械强度,以及耐高温,耐腐蚀,易于制备,生产成本低等特点正受到广泛的研究,含磺酸基团的磺化聚芳醚腈很有希望作为下一代质子交换膜使用。本论文通过对磺化聚芳醚腈进行侧链交联改性,以期得到尺寸稳定性高、阻醇性好,同时拥有高质子电导率的质子交换膜。具体研究工作如下:1、以2,6-二氟苯甲腈、酚酞啉和磺酸钾盐为原料,通过亲核取代反应合成了侧链含羧基的磺化聚芳醚腈。调整酚酞啉和磺酸钾盐的比列,得到一系列不同磺化程度的磺化聚芳醚腈。再通过共价交联的方式制备交联型质子交换膜。TGA分析表明,CSPEN-X系列交联膜具有优异的热稳定性,氮气环境下,失重5%的温度在300℃附近。从吸水、溶胀数据看出,交联后膜的尺寸稳定得到... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全氟磺酸型质子交换膜的化学结构

图 1-3 反束离子簇结构模型业化过程中全氟磺酸类质子交换膜也出现了某些方面的不足，对其限制作用[40,41]。水含量有一定的要求，一旦处于干燥环境，膜的质子传导率就会迅醇透性高，甲醇渗透到阴极区过后容易污染阴极，降低电池的使用寿氟磺酸膜的合成工艺繁琐，而且成本太高，不利于市场化的发展。以上不足，全氟磺酸系列膜在 PEMFC 中要广泛推广还需更进一步分研究人员也将研究目光转移到了制备高电导率，低甲醇渗透，合，成本低的质子交换膜。化芳香型质子交换膜由于全氟磺酸质子交换膜在某些方面展现出来的不足，促进了其他研究。现阶段研究的最广泛的是芳香类高分子，尤其是磺化芳香类

[43]以 4，4-二氟苯酮等为原料，合成了一系列侧链含羧基的磺化聚芳醚酮,合成路线见图1-4。从测试结果可知，磺化度大于0.6时，其质子传导率高于0.03 S cm-1，并且温度增加时，其质子传导率也逐渐增强。除此之外，该系列膜也展现出了很


本文编号：2932917