SEBS基自交联及复合碱性阴离子交换膜研究
发布时间：2021-06-28 20:41
燃料电池是在当今环境污染严重,能源逐渐枯竭的大环境下产生的一种新型能量转化装置,包括碱性阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）等。碱性阴离子交换膜（AEM）是AEMFC的核心部件之一,应具有高导电率,优异的化学稳定性和机械性能等。氢化苯乙烯丁二嵌段聚合物（SEBS）,具有优良的化学稳定性,且其侧苯基易于进行化学修饰引入季铵功能基团而制备AEM。在本课题组前期研究基础上,本论文通过化学交联构建聚合物网络以及制备复合膜两个途径,提出两步铵化工艺,以期进一步提高SEBS基碱性膜的导电率和化学稳定性。通过对SEBS进行氯甲基化反应,加入苄基四甲基胍（BTMG）进行门秀金铵化反应,接着与聚四氟乙烯（PTFE,下同）微孔膜进行复合,制备SEBS-BTFE/PTFE复合膜。为进一步提高导电率,将制得的SEBS-BTMG/PTFE复合膜与三甲胺进行二次铵化反应,制备化学稳定性高,机械性能好的复合膜（SEBS-BTMG-TMA/PTFE）。利用1H-NMR对氯甲基化SEBS的化学结构进行表征,利用FT-IR对SEBS-BTMG,SEBS-BTMG/PTFE及SEBS-BTMG-TMA/PTFE三种碱性膜的化...
【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】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 燃料电池概述
1.2 碱性阴离子交换膜燃料电池
1.3 碱性阴离子交换膜研究进展
1.3.1 芳香族主链碱性阴离子交换膜
1.3.2 脂肪族主链碱性阴离子交换膜
1.3.3 交联型碱性阴离子交换膜
1.3.4 复合型碱性阴离子交换膜
1.4 论文选题意义及研究内容
2 氯甲基化SEBS和苄基四甲基胍的合成及表征
2.1 主要试剂及实验仪器
2.2 实验过程
2.2.1 氯甲基化SEBS(CMSEBS)的合成
2.2.2 苄基四甲基胍(BTMG)的合成
2.3 表征及测试手段
2.3.1 化学结构表征
2.4 结果与讨论
2.4.4 化学结构表征
2.5 本章小结
3 复合型SEBS基碱性阴离子交换膜的制备和性能研究
3.1 主要试剂及实验仪器
3.2 实验过程
3.2.1 SEBS-BTMG/PTFE膜的制备
3.2.2 SEBS-BTMG-TMA/PTFE复合膜的制备
3.2.3 SEBS-BTMG/PTFE膜与SEBS-BTMG-TMA/PTFE复合膜的碱交换
3.3 表征及测试手段
3.3.1 化学结构表征
3.3.2 扫描电子显微镜(SEM)及能量色散X射线(EDX)测试
3.3.3 离子交换容量(IEC)测试
3.3.4 吸水率(Water Uptake,WU)测试
3.3.5 溶胀度(Swell Degree,SD)测试
3.3.6 导电率测试
3.3.7 机械性能测试
3.3.8 稳定性测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 化学结构表征
3.4.2 扫描电镜及能量色散X射线分析
3.4.3 IEC,吸水率,溶胀度分析
3.4.4 导电率分析
3.4.5 机械性能分析
3.4.6 稳定性分析
3.5 本章小结
4 交联型SEBS基碱性阴离子交换膜的制备及研究
4.1 主要试剂及实验仪器
4.2 实验过程
4.2.1 SEBS-BTMG-DBA膜的制备
4.2.2 SEBS-TMA膜的制备
4.2.3 SEBS-BTMG-DBA膜和SEBS-TMA膜的碱交换
4.3 表征及测试手段
4.3.1 化学结构表征
4.3.2 IEC测试
4.3.3 吸水率(WU)测试
4.3.4 溶胀度(SD)测试
4.3.5 导电率测试
4.3.6 机械性能测试
4.3.7 稳定性测试
4.3.8 交联度测试
4.4 结果与讨论
4.4.1 化学结构表征
4.4.2 IEC,吸水率及溶胀度分析
4.4.3 导电率分析
4.4.4 交联度分析
4.4.5 机械性能分析
4.4.6 稳定性分析
4.5 本章小结
结论
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]浅谈燃料电池阴极氧还原催化剂的研究进展[J]. 黄忆欣. 科技传播. 2019(04)
[2]燃料电池机车与混合动力机车的研究现状及发展前景[J]. 伍赛特. 铁道机车与动车. 2019(02)
[3]一类含多磺酸结构侧链型聚芳醚酮质子交换膜材料的合成及性能研究[J]. 汪称意,周远鹏,徐常,赵晓燕,李坚,任强. 高分子学报. 2018(09)
[4]碱性阴离子燃料电池用聚（1-乙烯基咪唑-co-苯乙烯-co-对二乙烯基苯）/PTFE交联复合膜的制备与性能研究[J]. 张鑫彪,夏子君,郭晓霞,房建华. 化工新型材料. 2015(06)
[5]聚四氟乙烯微孔膜的研究进展[J]. 李丽. 山东化工. 2014(11)
[6]燃料电池发展的历史[J]. 鞠亚莉,杨明明,张丽媛. 黑龙江教育学院学报. 1995(02)
硕士论文
[1]基于柔性链聚合物阴离子交换膜的制备与性能研究[D]. 蒋奔.大连理工大学 2017
本文编号：3255017
【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】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 燃料电池概述
1.2 碱性阴离子交换膜燃料电池
1.3 碱性阴离子交换膜研究进展
1.3.1 芳香族主链碱性阴离子交换膜
1.3.2 脂肪族主链碱性阴离子交换膜
1.3.3 交联型碱性阴离子交换膜
1.3.4 复合型碱性阴离子交换膜
1.4 论文选题意义及研究内容
2 氯甲基化SEBS和苄基四甲基胍的合成及表征
2.1 主要试剂及实验仪器
2.2 实验过程
2.2.1 氯甲基化SEBS(CMSEBS)的合成
2.2.2 苄基四甲基胍(BTMG)的合成
2.3 表征及测试手段
2.3.1 化学结构表征
2.4 结果与讨论
2.4.4 化学结构表征
2.5 本章小结
3 复合型SEBS基碱性阴离子交换膜的制备和性能研究
3.1 主要试剂及实验仪器
3.2 实验过程
3.2.1 SEBS-BTMG/PTFE膜的制备
3.2.2 SEBS-BTMG-TMA/PTFE复合膜的制备
3.2.3 SEBS-BTMG/PTFE膜与SEBS-BTMG-TMA/PTFE复合膜的碱交换
3.3 表征及测试手段
3.3.1 化学结构表征
3.3.2 扫描电子显微镜(SEM)及能量色散X射线(EDX)测试
3.3.3 离子交换容量(IEC)测试
3.3.4 吸水率(Water Uptake,WU)测试
3.3.5 溶胀度(Swell Degree,SD)测试
3.3.6 导电率测试
3.3.7 机械性能测试
3.3.8 稳定性测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 化学结构表征
3.4.2 扫描电镜及能量色散X射线分析
3.4.3 IEC,吸水率,溶胀度分析
3.4.4 导电率分析
3.4.5 机械性能分析
3.4.6 稳定性分析
3.5 本章小结
4 交联型SEBS基碱性阴离子交换膜的制备及研究
4.1 主要试剂及实验仪器
4.2 实验过程
4.2.1 SEBS-BTMG-DBA膜的制备
4.2.2 SEBS-TMA膜的制备
4.2.3 SEBS-BTMG-DBA膜和SEBS-TMA膜的碱交换
4.3 表征及测试手段
4.3.1 化学结构表征
4.3.2 IEC测试
4.3.3 吸水率(WU)测试
4.3.4 溶胀度(SD)测试
4.3.5 导电率测试
4.3.6 机械性能测试
4.3.7 稳定性测试
4.3.8 交联度测试
4.4 结果与讨论
4.4.1 化学结构表征
4.4.2 IEC,吸水率及溶胀度分析
4.4.3 导电率分析
4.4.4 交联度分析
4.4.5 机械性能分析
4.4.6 稳定性分析
4.5 本章小结
结论
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]浅谈燃料电池阴极氧还原催化剂的研究进展[J]. 黄忆欣. 科技传播. 2019(04)
[2]燃料电池机车与混合动力机车的研究现状及发展前景[J]. 伍赛特. 铁道机车与动车. 2019(02)
[3]一类含多磺酸结构侧链型聚芳醚酮质子交换膜材料的合成及性能研究[J]. 汪称意,周远鹏,徐常,赵晓燕,李坚,任强. 高分子学报. 2018(09)
[4]碱性阴离子燃料电池用聚（1-乙烯基咪唑-co-苯乙烯-co-对二乙烯基苯）/PTFE交联复合膜的制备与性能研究[J]. 张鑫彪,夏子君,郭晓霞,房建华. 化工新型材料. 2015(06)
[5]聚四氟乙烯微孔膜的研究进展[J]. 李丽. 山东化工. 2014(11)
[6]燃料电池发展的历史[J]. 鞠亚莉,杨明明,张丽媛. 黑龙江教育学院学报. 1995(02)
硕士论文
[1]基于柔性链聚合物阴离子交换膜的制备与性能研究[D]. 蒋奔.大连理工大学 2017
本文编号：3255017
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3255017.html
