哌啶基碱性阴离子交换膜的合成与改性
发布时间：2021-01-05 03:47
随着传统化石能源（如煤,石油和天然气）的不断消耗,人们对于新型可再生能源的寻求变得日益迫切。由于氢氧碱性燃料电池唯一的副产物是水,因此被认为是清洁高效的能源技术之一。作为碱性燃料电池的核心部件之一,碱性阴离子交换膜起到了阻隔燃料和氧化剂,传输氢氧根离子的作用,但是目前碱性阴离子交换膜离子传导率和碱稳定性间存在突出矛盾。针对这一矛盾,本文提出了将长侧链型哌啶基聚合物膜材料和聚苯并咪唑共混制备复合膜的策略,在保证较高离子传导率的同时,降低膜的吸水溶胀、提高膜的机械性能、热稳定性和碱稳定性。主要内容如下:首先利用Menshutkin反应将哌啶基团接枝到聚醚醚酮主链上,制备哌啶基阴离子交换膜材料。聚醚醚酮具有良好的热稳定性和优良的机械性能,其独特的苯撑氧结构使得与两个醚键相连苯环上的氢亲电取代活性较高。哌啶基团六元环的环张力较小,且其降解反应过渡态的能量较高,因此哌啶基团具有较高的碱稳定性。所合成的短侧链哌啶基碱性阴离子交换膜在离子交换容量IECm为1.68 mmol·g-1时,在80 oC时离子传导率为49 mS·cm
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 燃料电池
1.1.1 燃料电池概述
1.1.2 聚合物电解质膜燃料电池
1.1.3 阴离子交换膜燃料电池和质子交换膜燃料电池优缺点的比较
1.1.4 阴离子交换膜的结构
1.2 阴离子交换膜的研究进展
1.2.1 接枝长侧链或单支链多功能化
1.2.2 构建亲水/疏水嵌段聚合物
1.2.3 共混或构建半互穿网络结构
1.2.4 其他改性方法
1.3 本文主要研究思路
2 短侧链哌啶化聚醚醚酮膜的制备与性能研究
2.1 实验部分
2.1.1 主要药品及试剂
2.1.2 QMPEEK材料的合成
2.1.3 实验设备和仪器
2.1.4 QMPEEKOH膜的制备
2.2 表征及性能测试
1H NMR及 FT-IR"> 2.2.1 1H NMR及 FT-IR
2.2.2 膜的离子交换容量测试
2.2.3 膜的吸水度、溶胀率测试
2.2.4 氢氧根离子传导率测试
2.2.5 膜的机械性能测试
2.2.6 膜的微观形貌表征
2.2.7 膜的热稳定性测试
2.2.8 膜的碱稳定性测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 QMPEEKOH膜的结构表征
2.3.2 膜的吸水度和溶胀率
2.3.3 膜的氢氧根离子传导率
2.3.4 膜的机械性能和形貌特征
2.3.5 膜的热稳定性和碱稳定性
2.4 本章小结
3 长侧链哌啶化聚醚醚酮膜的制备与性能研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验设备和仪器
3.1.2 QHPEEK材料的合成
3.1.3 QHPEEKOH膜的制备
3.1.4 主要药品及试剂
3.2 表征及性能测试
1H NMR及 FT-IR"> 3.2.1 1H NMR及 FT-IR
3.2.2 膜的离子交换容量测试
3.2.3 膜的吸水度、溶胀率测试
3.2.4 氢氧根离子传导率测试
3.2.5 膜的机械性能测试
3.2.6 膜的微观形貌表征
3.2.7 膜的热稳定性测试
3.2.8 膜的碱稳定性测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 QHPEEKOH膜的结构表征
3.3.2 膜的吸水度和溶胀率
3.3.3 膜的机械性能和形貌特征
3.3.4 膜的氢氧根离子传导率
3.3.5 膜的热稳定性和碱稳定性
3.4 本章小结
4 长侧链哌啶化聚醚醚酮共混膜的制备与性能研究
4.1 实验部分
4.1.1 主要药品及试剂
4.1.2 实验设备和仪器
4.1.3 QHPEEK材料的合成
4.1.4 BQH共混膜的制备
4.2 表征及性能测试
4.2.1 FT-IR
4.2.2 膜的离子交换容量测试
4.2.3 膜的吸水度、溶胀率测试
4.2.4 氢氧根离子传导率测试
4.2.5 膜的机械性能测试
4.2.6 膜的微观形貌表征
4.2.7 膜的热稳定性测试
4.2.8 膜的碱稳定性测试
4.2.9 膜的单电池测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 膜的结构表征
4.3.2 膜的吸水度和溶胀率
4.3.3 膜的机械性能和形貌特征
4.3.4 膜的微观结构
4.3.5 膜的氢氧根离子传导率
4.3.6 膜的热稳定性和碱稳定性
4.3.7 膜的电池性能
4.4 本章小结
结论
创新点及展望
创新点
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：2957962
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 燃料电池
1.1.1 燃料电池概述
1.1.2 聚合物电解质膜燃料电池
1.1.3 阴离子交换膜燃料电池和质子交换膜燃料电池优缺点的比较
1.1.4 阴离子交换膜的结构
1.2 阴离子交换膜的研究进展
1.2.1 接枝长侧链或单支链多功能化
1.2.2 构建亲水/疏水嵌段聚合物
1.2.3 共混或构建半互穿网络结构
1.2.4 其他改性方法
1.3 本文主要研究思路
2 短侧链哌啶化聚醚醚酮膜的制备与性能研究
2.1 实验部分
2.1.1 主要药品及试剂
2.1.2 QMPEEK材料的合成
2.1.3 实验设备和仪器
2.1.4 QMPEEKOH膜的制备
2.2 表征及性能测试
1H NMR及 FT-IR"> 2.2.1 1H NMR及 FT-IR
2.2.2 膜的离子交换容量测试
2.2.3 膜的吸水度、溶胀率测试
2.2.4 氢氧根离子传导率测试
2.2.5 膜的机械性能测试
2.2.6 膜的微观形貌表征
2.2.7 膜的热稳定性测试
2.2.8 膜的碱稳定性测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 QMPEEKOH膜的结构表征
2.3.2 膜的吸水度和溶胀率
2.3.3 膜的氢氧根离子传导率
2.3.4 膜的机械性能和形貌特征
2.3.5 膜的热稳定性和碱稳定性
2.4 本章小结
3 长侧链哌啶化聚醚醚酮膜的制备与性能研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验设备和仪器
3.1.2 QHPEEK材料的合成
3.1.3 QHPEEKOH膜的制备
3.1.4 主要药品及试剂
3.2 表征及性能测试
1H NMR及 FT-IR"> 3.2.1 1H NMR及 FT-IR
3.2.2 膜的离子交换容量测试
3.2.3 膜的吸水度、溶胀率测试
3.2.4 氢氧根离子传导率测试
3.2.5 膜的机械性能测试
3.2.6 膜的微观形貌表征
3.2.7 膜的热稳定性测试
3.2.8 膜的碱稳定性测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 QHPEEKOH膜的结构表征
3.3.2 膜的吸水度和溶胀率
3.3.3 膜的机械性能和形貌特征
3.3.4 膜的氢氧根离子传导率
3.3.5 膜的热稳定性和碱稳定性
3.4 本章小结
4 长侧链哌啶化聚醚醚酮共混膜的制备与性能研究
4.1 实验部分
4.1.1 主要药品及试剂
4.1.2 实验设备和仪器
4.1.3 QHPEEK材料的合成
4.1.4 BQH共混膜的制备
4.2 表征及性能测试
4.2.1 FT-IR
4.2.2 膜的离子交换容量测试
4.2.3 膜的吸水度、溶胀率测试
4.2.4 氢氧根离子传导率测试
4.2.5 膜的机械性能测试
4.2.6 膜的微观形貌表征
4.2.7 膜的热稳定性测试
4.2.8 膜的碱稳定性测试
4.2.9 膜的单电池测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 膜的结构表征
4.3.2 膜的吸水度和溶胀率
4.3.3 膜的机械性能和形貌特征
4.3.4 膜的微观结构
4.3.5 膜的氢氧根离子传导率
4.3.6 膜的热稳定性和碱稳定性
4.3.7 膜的电池性能
4.4 本章小结
结论
创新点及展望
创新点
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：2957962
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2957962.html
