磺化苯并咔唑基聚醚砜多向质子交换膜的制备与研究
发布时间：2023-05-07 15:24
近年来质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因其具有能源转化效率高,无污染和功率密度高等优点而备受关注,被视为一种很有前景应用的电力设备。而质子交换膜作为燃料电池的核心器件,起到隔绝燃料和催化层以及提供质子传输通道的作用。目前商业化的全氟磺酸型的Nafion膜,由于其优异的电导率、良好的机械性能和长期的热稳定性而被广泛地应用。但它存在价格昂贵、高的甲醇渗透性、氟泄漏问题和低的热化学稳定性等缺点。为了解决这些存在的问题,近些年许多新型的非氟或者部分含氟的芳香性膜被开发出来,并且许多专家认为磺化型的芳香性膜是最有可能取代Nafion膜的高性能材料,主要是它们在恶劣的工作环境下仍能保持高的抗水解和抗氧化稳定性。聚醚砜由于其优异的综合性能,而广泛地被应用于芳香性的质子交换膜制备工艺中。而在我们的工作中,也正是利用聚醚砜的这些特性合成了一系列含密集磺化的苯并咔挫基嵌段聚合物材料。这些质子交换膜(SPDCP-x)通过后磺化的方法获取,而大平面的DCP单体的引入,有利于获得密集有序、结构确定的亲水段,使得电导率有了明显的提高。同时,由于咔唑上的N原子具有强吸电子的特性,与磺化后的苯并咔唑上的磺酸基团能形...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
中文文摘
绪论
0.1 能源与燃料电池
0.1.1 能源
0.1.2 燃料电池
0.2 质子交换膜燃料电池
0.3 质子交换膜的研究进展
0.3.1 质子传递机理
0.3.2 质子传递位点
0.4 质子交换膜的改性进展
0.4.1 嵌段型质子交换膜
0.4.2 接枝型质子交换膜
0.4.3 交联型质子交换膜
0.4.4 复合型质子交换膜
0.5 本文的选题依据及设计思路
0.5.1 选题意义
0.5.2 设计思路
第一章 基于苯并咔唑基聚醚砜的制备以及性能研究
1.1 引言
1.2 实验部分
1.2.1 实验试剂
1.2.2 实验方法
1.3 合成部分
1.3.1 含酚羟基的苯并咔唑单体的合成
1.3.2 F-DDCP-x和PDCP-x的合成
1.3.3 PES-tra的合成
1.4 结果与讨论
1.4.1 OH-DCP单体的合成
1.4.2 聚合物的合成
1.4.3 聚合物的溶解性
1.4.4 聚合物的热性能
1.4.5 聚合物的机械性能
1.5 本章小结
第二章 多向传导的磺化苯并咔唑基聚醚砜PEMs的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验方法
2.3 磺化苯并咔唑基的聚醚砜PEMs的制备
2.3.1 磺化试剂的选择
2.3.2 磺化苯并咔唑基聚醚砜SPDCP-x的合成
2.3.3 SPDCP-x膜的制备
2.3.4 薄膜的离子交换
2.4 结果与讨论
2.4.1 SPDCP-x膜的结构表征
2.4.2 SPDCP-x膜溶解性测试
2.4.3 SPDCP-x的热性能
2.4.4 SPDCP-x的机械性能
2.4.5 膜的IEC,吸水率和体积膨胀率
2.4.6 SPDCP-x的抗氧化稳定性
2.4.7 聚合物的形貌表征
2.4.8 SPDCP-x膜的电导率
2.4.9 SPDCP-x膜的活化能
2.5 本章小结
第三章 接枝SPDCP-x的制备及新型酸碱对传导机理研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验方法
3.2.3 磺化苯并咔唑基的聚醚砜SPDCP的合成
3.2.4 接枝苯并咔唑基聚醚砜n-Bu-SPDCP-1.5的合成
3.2.5 n-Bu-SPDCP-1.5膜的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 n-Bu-SPDCP-1.5膜的结构表征
3.3.2 聚合物的形貌表征
3.3.3 聚合物的电导率测试
3.3.4 多向质子传导机理的探究
3.4 本章小结
第四章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
个人简历
本文编号：3810830
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
中文文摘
绪论
0.1 能源与燃料电池
0.1.1 能源
0.1.2 燃料电池
0.2 质子交换膜燃料电池
0.3 质子交换膜的研究进展
0.3.1 质子传递机理
0.3.2 质子传递位点
0.4 质子交换膜的改性进展
0.4.1 嵌段型质子交换膜
0.4.2 接枝型质子交换膜
0.4.3 交联型质子交换膜
0.4.4 复合型质子交换膜
0.5 本文的选题依据及设计思路
0.5.1 选题意义
0.5.2 设计思路
第一章 基于苯并咔唑基聚醚砜的制备以及性能研究
1.1 引言
1.2 实验部分
1.2.1 实验试剂
1.2.2 实验方法
1.3 合成部分
1.3.1 含酚羟基的苯并咔唑单体的合成
1.3.2 F-DDCP-x和PDCP-x的合成
1.3.3 PES-tra的合成
1.4 结果与讨论
1.4.1 OH-DCP单体的合成
1.4.2 聚合物的合成
1.4.3 聚合物的溶解性
1.4.4 聚合物的热性能
1.4.5 聚合物的机械性能
1.5 本章小结
第二章 多向传导的磺化苯并咔唑基聚醚砜PEMs的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验方法
2.3 磺化苯并咔唑基的聚醚砜PEMs的制备
2.3.1 磺化试剂的选择
2.3.2 磺化苯并咔唑基聚醚砜SPDCP-x的合成
2.3.3 SPDCP-x膜的制备
2.3.4 薄膜的离子交换
2.4 结果与讨论
2.4.1 SPDCP-x膜的结构表征
2.4.2 SPDCP-x膜溶解性测试
2.4.3 SPDCP-x的热性能
2.4.4 SPDCP-x的机械性能
2.4.5 膜的IEC,吸水率和体积膨胀率
2.4.6 SPDCP-x的抗氧化稳定性
2.4.7 聚合物的形貌表征
2.4.8 SPDCP-x膜的电导率
2.4.9 SPDCP-x膜的活化能
2.5 本章小结
第三章 接枝SPDCP-x的制备及新型酸碱对传导机理研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验方法
3.2.3 磺化苯并咔唑基的聚醚砜SPDCP的合成
3.2.4 接枝苯并咔唑基聚醚砜n-Bu-SPDCP-1.5的合成
3.2.5 n-Bu-SPDCP-1.5膜的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 n-Bu-SPDCP-1.5膜的结构表征
3.3.2 聚合物的形貌表征
3.3.3 聚合物的电导率测试
3.3.4 多向质子传导机理的探究
3.4 本章小结
第四章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
个人简历
本文编号：3810830
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