聚丙烯酰胺/海藻酸钠高温质子交换膜的制备及表征

发布时间：2021-03-25 09:33

　　能源短缺和环境污染这些问题的不断呈现,新型能源技术成为解决问题的关键。高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFC）工作温度为100-200℃,相对于其他燃料电池,HT-PEMFC反应发生迅速；能改善和简化水管理系统；更高效的热管理；更好的环境耐受性,这些优点使得HT-PEMFC成为人们关注和研究的热点。其中高温质子交换膜是HT-PEMFC的核心组成,对HT-PEMFC性能有决定性的影响。本文使用丙烯酰胺（AM）和海藻酸钠（SA）,采用溶液聚合的方法,制备出聚丙烯酰胺/海藻酸钠（PAM/SA）聚合物,其中引发剂为硫酸铵（APS）、交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（NMBA）。然后用PAM/SA吸附H3PO4,得到PAM/SA-H3PO4质子交换膜。采用扫描电镜、红外光谱、电化学测试等手段,对PAM/SA-H3PO4质子交换膜的形貌结构、质子传递机理、影响质子电导率的因素以及高温稳定性进行了表征分析。通过红外光谱和扫描电镜对PAM/SA-H3PO4质子交换膜的组成、结构进行分析,结果表明：PAM/SA-H3PO4质子交换膜为3D网络结构,结构紧密,其内部有互相连通的多微孔结构。H3PO4并... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
1 文献综述
    1.1 燃料电池（FC）
        1.1.1 燃料电池工作的本质
        1.1.2 燃料电池的分类
    1.2 质子交换膜燃料电池（PEMFC）
        1.2.1 PEMFC的发展
        1.2.2 PEMFC的特性
        1.2.3 影响PEMFC的主要因素
        1.2.4 PEMFC的的应用范围
    1.3 质子交换膜的研究现状及发展前景
        1.3.1 Nafion膜
        1.3.2 互穿网络和半互穿网络聚合物膜
        1.3.3 高温质子交换膜
        1.3.4 聚丙烯酰胺质子交换膜
    1.4 本课题研究内容和意义
2 实验设备材料和研究方法
    2.1 实验所需试剂
    2.2 实验所需仪器
    2.3 测试表征方法
        2.3.1 扫描电镜表征
        2.3.2 红外光谱表征
        2.3.3 电化学表征
3PO₄质子交换膜的制备">3 PAM/SA-H₃PO₄质子交换膜的制备
    3.1 实验部分
        3.1.1 PAM/SA的制备
3PO₄质子交换膜的制备">        3.1.2 PAM/SA-H₃PO₄质子交换膜的制备
        3.1.3 表征方法
    3.2 结果与分析
        3.2.1 PAM/SA接枝网络结构的反应机理
3PO₄">        3.2.2 PAM/SA水凝胶吸附H₃PO4

        3.2.3 PAM/SA水凝胶的形貌
        3.2.4 PAM/SA水凝胶的扫描电镜分析
3PO₄水凝胶的红外光谱分析">        3.2.5 PAM/SA-H₃PO₄水凝胶的红外光谱分析
    3.3 本章小结
3PO₄的电化学性能">4 PAM/SA-H₃PO₄的电化学性能
    4.1 实验部分
        4.1.1 PAM/SA的制备
3PO₄质子交换膜的制备">        4.1.2 PAM/SA-H₃PO₄质子交换膜的制备
        4.1.3 室温质子电导率的测定
        4.1.4 测定不同温度下的质子电导率
        4.1.5 膨胀系数对质子电导率的影响
        4.1.6 测定循环伏安曲线
        4.1.7 测试方法
    4.2 结果与分析
3PO₄的质子电导率">        4.2.1 室温下无水PAM/SA-H₃PO₄的质子电导率
3PO₄的质子电导率">        4.2.2 室温下含水PAM/SA-H₃PO₄的质子电导率
3PO₄的质子电导率的影响">        4.2.3 温度对PAM/SA-H₃PO₄的质子电导率的影响
3PO₄质子传导率的影响">        4.2.4 体膨胀系数对PAM/SA-H₃PO₄质子传导率的影响
3PO₄质子电导率的影响">        4.2.5 引发剂用量对PAM/SA-H₃PO₄质子电导率的影响
3PO₄质子电导率的影响">        4.2.6 交联剂用量对PAM/SA-H₃PO₄质子电导率的影响
3PO₄质子电导率的稳定性">        4.2.7 高温下PAM/SA-H₃PO₄质子电导率的稳定性
3PO₄膜的循环伏安曲线">        4.2.8 PAM/SA-H₃PO₄膜的循环伏安曲线
    4.3 本章小结
5. 结论
参考文献
致谢
个人简历
发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]聚苯并咪唑膜材料改性研究进展[J]. 徐艺,王燕红,常冠军,胡红菊,徐真,苗鲁宾,张林.  化工新型材料. 2010(09)
[2]车用燃料电池技术的现状与研究热点[J]. 侯明,俞红梅,衣宝廉.  化学进展. 2009(11)
[3]无机质子导体SnP2O7及其复合膜[J]. 车全通,王东,何荣桓.  应用化学. 2009(09)
[4]金属-碳基储氢材料计算与实验研究[J]. 李采临,陈云贵,吴朝玲,周晶晶,庞丽娟.  化学进展. 2009(06)
[5]燃料电池用质子交换膜的研究进展[J]. 李跃龙.  山东化工. 2007(12)
[6]聚苯并咪唑的合成、性能及在燃料电池膜材料中的应用[J]. 浦鸿汀,叶盛.  高分子通报. 2006(02)
[7]耐高温磺化聚苯并咪唑的合成与表征[J]. 卿胜波,黄卫,颜德岳.  高等学校化学学报. 2005(11)

博士论文
[1]用于质子交换膜燃料电池的交联型聚合物膜材料的制备与研究[D]. 韩苗苗.吉林大学 2011

硕士论文
[1]聚丙烯酰胺/淀粉高温凝胶质子交换膜的制备与表征[D]. 秦琪.中国海洋大学 2014
[2]苯基取代杂萘联苯新型聚苯并咪唑的研究[D]. 陈涛.大连理工大学 2012
[3]用于PEMFC中改性的NAFION质子交换膜研究[D]. 侯胜伟.哈尔滨工业大学 2011



本文编号：3099471

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