侧链型聚芳醚酮阴离子交换膜的制备与性能
发布时间：2024-04-16 03:34
碱性阴离子交换膜燃料电池(AAEMFC)因其能量转化率高、污染小、成本低等特点,成为当前的研究热点之一。阴离子交换膜(AEM)是碱性阴离子交换膜燃料电池的核心部件,仍存在离子传导率低、耐碱稳定性差等缺点,限制了AAEMFC的发展。本论文通过缩聚反应合成含胺基的聚芳醚酮,并以胺基作为反应位点引入侧链结构,合成并制备一系列侧链型聚芳醚酮阴离子交换膜。侧链结构能够促使膜内形成明显的微相分离结构,可有效提高阴离子交换膜的离子传输能力和耐碱稳定性。本文首先使用离子液体法制备了一系列侧链型聚芳醚酮阴离子交换膜。该制备方法以聚芳醚酮上胺基作为接枝位点,直接接入将含端溴的离子液体,是一种简单可控的侧链型阴离子交换膜制备方法。所制得的膜性能优异,膜离子传导率最高可达到74.4 mS cm-1,另外膜在60℃的1 M KOH溶液中浸泡768 h后,其化学结构并未发生明显的改变,说明其具有良好的耐碱稳定性。为了削弱离子液体法中高温及强碱性的反应环境对聚合物主链及离子基团的破坏作用,将侧链结构与功能基团的引入分为各自独立的两步反应。侧链结构的引入改用常温碱性较弱的反应环境,而功能基团的引...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 聚合物电解质燃料电池(PEFC)
1.2 碱性阴离子交换膜燃料电池(AAEMFC)
1.3 阴离子交换膜
1.3.1 阴离子交换膜的结构组成
1.3.2 阴离子交换膜的性能要求
1.3.3 阴离子交换膜的结构分类
1.4 侧链型阴离子交换膜研究进展
1.4.1 侧链型阴离子交换膜的结构设计
1.4.2 侧链型阴离子交换膜的制备路线
1.5 选题依据
2 离子液体法制备的侧链型聚砜醚酮阴离子交换膜及其性能
2.1 实验部分
2.1.1 实验药品及设备
2.1.2 胺基取代聚芳醚酮(PAEK-xx)的合成
2.1.3 1 -溴己基-1-甲基吗啡啉溴盐(IL1)的合成
2.1.4 1-溴己基-1-甲基哌啶溴盐(IL2)的合成
2.1.5 1-溴己基-1-甲基吡咯烷溴盐(IL3)的合成
2.1.6 侧链型聚芳醚酮聚合物材料(PAEK-XBr-xx)的制备
2.1.7 侧链型聚芳醚酮阴离子交换膜(PAEK-XOH-xx)的制备
2.1.8 结构性能表征方法与测定
2.2 PAEK-XOH-xx的性能
2.2.1 聚合物的合成及结构表征
2.2.2 离子交换容量(IEC),吸水率(WU)及溶胀度(SW)
2.2.3 离子传导率(IC)
2.2.4 微观形态
2.2.5 热稳定性和机械性能
2.2.6 耐碱稳定性
2.3 本章小结
3 分步法制备的侧链型聚芳醚酮阴离子交换膜及其性能
3.1 实验部分
3.1.1 实验药品及设备
3.1.2 胺基取代聚芳醚酮(PAEK-xx)的合成
3.1.3 柔性侧链结构的引入
3.1.4 功能化基团的引入(季胺化反应)
3.1.5 侧链型聚芳醚酮阴离子交换膜(X-PAEK-xx)的制备
3.1.6 结构性能表征方法与测定
3.2 X-PAEK-xx的性能
3.2.1 聚合物的合成及结构表征
3.2.2 离子交换容量(IEC)
3.2.3 吸水率(WU)及溶胀度(SW)
3.2.4 氢氧根离子传导率(HC)
3.2.5 微观形态
3.2.6 热稳定性和机械性能
3.2.7 耐碱稳定性
3.2.8 燃料电池性能
3.3 本章小结
4 侧链交联型聚芳醚酮阴离子交换膜的制备与性能
4.1 实验部分
4.1.1 实验药品及设备
4.1.2 胺基取代聚芳醚酮(PAEK-xx)的合成
4.1.3 柔性侧链结构的引入
4.1.4 交联结构的引入
4.1.5 侧链交联型聚芳醚酮阴离子交换膜(CL-PAEK-xx%)的制备
4.1.6 结构性能表征方法与测定
4.2 CL-PAEK-xx%的性能
4.2.1 结构表征及离子交换容量(IEC)
4.2.2 氢氧根离子传导率(HC)
4.2.3 溶胀度(SW)
4.2.4 机械性能
4.2.5 耐碱稳定性
4.2.6 燃料电池性能
4.3 本章小结
结论
论文创新点及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3956382
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 聚合物电解质燃料电池(PEFC)
1.2 碱性阴离子交换膜燃料电池(AAEMFC)
1.3 阴离子交换膜
1.3.1 阴离子交换膜的结构组成
1.3.2 阴离子交换膜的性能要求
1.3.3 阴离子交换膜的结构分类
1.4 侧链型阴离子交换膜研究进展
1.4.1 侧链型阴离子交换膜的结构设计
1.4.2 侧链型阴离子交换膜的制备路线
1.5 选题依据
2 离子液体法制备的侧链型聚砜醚酮阴离子交换膜及其性能
2.1 实验部分
2.1.1 实验药品及设备
2.1.2 胺基取代聚芳醚酮(PAEK-xx)的合成
2.1.3 1 -溴己基-1-甲基吗啡啉溴盐(IL1)的合成
2.1.4 1-溴己基-1-甲基哌啶溴盐(IL2)的合成
2.1.5 1-溴己基-1-甲基吡咯烷溴盐(IL3)的合成
2.1.6 侧链型聚芳醚酮聚合物材料(PAEK-XBr-xx)的制备
2.1.7 侧链型聚芳醚酮阴离子交换膜(PAEK-XOH-xx)的制备
2.1.8 结构性能表征方法与测定
2.2 PAEK-XOH-xx的性能
2.2.1 聚合物的合成及结构表征
2.2.2 离子交换容量(IEC),吸水率(WU)及溶胀度(SW)
2.2.3 离子传导率(IC)
2.2.4 微观形态
2.2.5 热稳定性和机械性能
2.2.6 耐碱稳定性
2.3 本章小结
3 分步法制备的侧链型聚芳醚酮阴离子交换膜及其性能
3.1 实验部分
3.1.1 实验药品及设备
3.1.2 胺基取代聚芳醚酮(PAEK-xx)的合成
3.1.3 柔性侧链结构的引入
3.1.4 功能化基团的引入(季胺化反应)
3.1.5 侧链型聚芳醚酮阴离子交换膜(X-PAEK-xx)的制备
3.1.6 结构性能表征方法与测定
3.2 X-PAEK-xx的性能
3.2.1 聚合物的合成及结构表征
3.2.2 离子交换容量(IEC)
3.2.3 吸水率(WU)及溶胀度(SW)
3.2.4 氢氧根离子传导率(HC)
3.2.5 微观形态
3.2.6 热稳定性和机械性能
3.2.7 耐碱稳定性
3.2.8 燃料电池性能
3.3 本章小结
4 侧链交联型聚芳醚酮阴离子交换膜的制备与性能
4.1 实验部分
4.1.1 实验药品及设备
4.1.2 胺基取代聚芳醚酮(PAEK-xx)的合成
4.1.3 柔性侧链结构的引入
4.1.4 交联结构的引入
4.1.5 侧链交联型聚芳醚酮阴离子交换膜(CL-PAEK-xx%)的制备
4.1.6 结构性能表征方法与测定
4.2 CL-PAEK-xx%的性能
4.2.1 结构表征及离子交换容量(IEC)
4.2.2 氢氧根离子传导率(HC)
4.2.3 溶胀度(SW)
4.2.4 机械性能
4.2.5 耐碱稳定性
4.2.6 燃料电池性能
4.3 本章小结
结论
论文创新点及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3956382
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