哌啶功能化无氧聚合物膜的制备及电解水性能
发布时间：2021-03-29 09:21
阴离子交换膜（AEM）是碱性聚合物电解池（APE）的关键部件,其影响着APE的效率和稳定运行时间。AEM不仅具有隔绝阴阳两极、阻隔气体,还具有传导离子的作用。近来,大量研究证明,AEM在碱性条件下存在着耐碱性差和离子传导能力不足等问题。AEM主要由聚合物主链和离子交换基团组成,前者提供膜的机械强度,后者负责离子传导。经研究证明,含醚氧键的聚合物主链,如PSf和PPO等,在碱性条件下容易发生醚氧键断裂反应,导致聚合物主链断裂,严重影响膜的机械稳定性,缩短其使用寿命;同时,相比于其他离子交换基团,哌啶基团因其独特的六元环结构,具有较小的环张力和较高的过渡态能垒,表现出优异的耐碱性和离子传导能力。首先,选用SEBS材料作为聚合物主链,引入哌啶基团,制备了离子交换膜SEBS-Pi。用SEBS-Pi-73.4%材料作为电解池隔膜及离聚物,1 M KOH,50℃下,2.5 V时电池电流密度为866 mA cm-2。在400 mA cm-2下电池稳定运行时间>100h,对应电池电势基本稳定在2.1 V,表现出较好的电化学性能。但其在30℃下电导率仅为...
【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】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 氢气的制备方法
1.2 电解水制氢
1.2.1 水电解热力学分析
1.2.2 水电解电极反应动力学分析
1.3 电解水制氢分类
1.3.1 碱性电解池
1.3.2 质子交换膜电解池
1.3.3 固体氧化物水电解池
1.3.4 碱性聚合物电解池
1.4 APE隔膜研究进展
1.4.1 多孔膜
1.4.2 聚芳醚类均质膜
1.4.3 不含醚氧键类均质膜
1.4.4 其他隔膜
1.5 本论文的研究内容
2 哌啶功能化SEBS膜的制备及电解水性能
2.1 实验部分
2.1.1 实验药品
2.1.2 氯甲基化SEBS（CMSEBS）
2.1.3 CMSEBS膜的制备
2.1.4 CMSEBS膜功能化
2.1.5 表征方法与性能测试
2.1.6 膜电极的制备（MEA）
2.1.7 电池性能测试
2.2 膜的性能
1H NMR和FT-IR"> 2.2.1 1H NMR和FT-IR
2.2.2 电导率,吸水率和溶胀率
2.2.3 热重分析和拉伸强度
2.2.4 碱稳定性测试
2.3 电化学性能测试
2.3.1 膜电极MEA微结构
2.3.2 不同浓度电解质下电池电化学性能测试
2.3.3 不同温度下电池电化学性能测试
2.3.4 不同电压下电池电化学性能测试
2.3.5 电池稳定性测试
2.4 本章小结
3 聚亚芳基哌啶膜的制备及电解水性能
3.1 实验部分
3.1.1 实验药品
3.1.2 聚亚芳基哌啶材料（Mter-co-Mpi）的制备
3.1.3 聚合物Mter-co-Mpi功能化
3.1.4 QMter-co-Mpi膜的制备
3.1.5 膜电极MEA的制备
3.1.6 表征方法与性能测试
3.2 膜的性能
1H NMR"> 3.2.1 1H NMR
3.2.2 膜的离子交换容量测试
3.2.3 电导率测试
3.2.4 吸水率和溶胀率
3.2.5 膜的微观结构表征
3.2.6 热稳定性分析
3.2.7 机械强度测试
3.2.8 碱稳定性测试
3.3 电化学性能测试
3.3.1 膜电极MEA微结构
3.3.2 不同浓度电解质下电池电化学性能测试
3.3.3 不同温度下电池电化学性能测试
3.3.4 不同电压下电池电化学性能测试
3.3.5 电池电化学稳定性测试
3.6 本章小结
4 哌啶双离子侧基修饰聚亚芳基哌啶膜的制备及电解水性能
4.1实验
4.1.1 实验药品
4.1.2 离子液体的制备
4.1.3 聚亚芳基哌啶聚合物的制备
4.1.4 双离子侧基修饰聚亚芳基哌啶膜的制备
4.1.5 膜电极MEA的制备
4.1.6 表征方法与性能测试
4.2 膜的性能
1H NMR"> 4.2.1 1H NMR
4.2.2 膜的离子交换容量测试
4.2.3 电导率测试
4.2.4 吸水率和溶胀率
4.2.5 膜的微观结构表征
4.2.6 热稳定性分析
4.3 电化学性能测试
4.3.1 膜电极MEA微结构
4.3.2 不同温度下电池电化学性能测试
4.3.3 不同电压下电池电化学性能测试
4.3.4 电池稳定性测试
4.4 本章小结
结论
创新点及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子交换膜水电解一体化析氧电极载体催化剂[J]. 刘园,贾丰春. 化工进展. 2015(01)
硕士论文
[1]柔性链对聚醚砜阴离子交换膜的性能影响[D]. 赵宝林.大连理工大学 2017
[2]固体聚合物电解质水电解池及其膜电极的研究[D]. 邹浩斌.华南理工大学 2016
本文编号：3107327
【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】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 氢气的制备方法
1.2 电解水制氢
1.2.1 水电解热力学分析
1.2.2 水电解电极反应动力学分析
1.3 电解水制氢分类
1.3.1 碱性电解池
1.3.2 质子交换膜电解池
1.3.3 固体氧化物水电解池
1.3.4 碱性聚合物电解池
1.4 APE隔膜研究进展
1.4.1 多孔膜
1.4.2 聚芳醚类均质膜
1.4.3 不含醚氧键类均质膜
1.4.4 其他隔膜
1.5 本论文的研究内容
2 哌啶功能化SEBS膜的制备及电解水性能
2.1 实验部分
2.1.1 实验药品
2.1.2 氯甲基化SEBS（CMSEBS）
2.1.3 CMSEBS膜的制备
2.1.4 CMSEBS膜功能化
2.1.5 表征方法与性能测试
2.1.6 膜电极的制备（MEA）
2.1.7 电池性能测试
2.2 膜的性能
1H NMR和FT-IR"> 2.2.1 1H NMR和FT-IR
2.2.2 电导率,吸水率和溶胀率
2.2.3 热重分析和拉伸强度
2.2.4 碱稳定性测试
2.3 电化学性能测试
2.3.1 膜电极MEA微结构
2.3.2 不同浓度电解质下电池电化学性能测试
2.3.3 不同温度下电池电化学性能测试
2.3.4 不同电压下电池电化学性能测试
2.3.5 电池稳定性测试
2.4 本章小结
3 聚亚芳基哌啶膜的制备及电解水性能
3.1 实验部分
3.1.1 实验药品
3.1.2 聚亚芳基哌啶材料（Mter-co-Mpi）的制备
3.1.3 聚合物Mter-co-Mpi功能化
3.1.4 QMter-co-Mpi膜的制备
3.1.5 膜电极MEA的制备
3.1.6 表征方法与性能测试
3.2 膜的性能
1H NMR"> 3.2.1 1H NMR
3.2.2 膜的离子交换容量测试
3.2.3 电导率测试
3.2.4 吸水率和溶胀率
3.2.5 膜的微观结构表征
3.2.6 热稳定性分析
3.2.7 机械强度测试
3.2.8 碱稳定性测试
3.3 电化学性能测试
3.3.1 膜电极MEA微结构
3.3.2 不同浓度电解质下电池电化学性能测试
3.3.3 不同温度下电池电化学性能测试
3.3.4 不同电压下电池电化学性能测试
3.3.5 电池电化学稳定性测试
3.6 本章小结
4 哌啶双离子侧基修饰聚亚芳基哌啶膜的制备及电解水性能
4.1实验
4.1.1 实验药品
4.1.2 离子液体的制备
4.1.3 聚亚芳基哌啶聚合物的制备
4.1.4 双离子侧基修饰聚亚芳基哌啶膜的制备
4.1.5 膜电极MEA的制备
4.1.6 表征方法与性能测试
4.2 膜的性能
1H NMR"> 4.2.1 1H NMR
4.2.2 膜的离子交换容量测试
4.2.3 电导率测试
4.2.4 吸水率和溶胀率
4.2.5 膜的微观结构表征
4.2.6 热稳定性分析
4.3 电化学性能测试
4.3.1 膜电极MEA微结构
4.3.2 不同温度下电池电化学性能测试
4.3.3 不同电压下电池电化学性能测试
4.3.4 电池稳定性测试
4.4 本章小结
结论
创新点及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子交换膜水电解一体化析氧电极载体催化剂[J]. 刘园,贾丰春. 化工进展. 2015(01)
硕士论文
[1]柔性链对聚醚砜阴离子交换膜的性能影响[D]. 赵宝林.大连理工大学 2017
[2]固体聚合物电解质水电解池及其膜电极的研究[D]. 邹浩斌.华南理工大学 2016
本文编号：3107327
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