PVA/PDDA碱性阴离子交换复合膜的制备、性能及燃料电池应用研究
发布时间：2021-06-02 20:03
碱性聚合物膜燃料电池使用碱性阴离子交换复合膜为电解质,具有反应动力学快、燃料渗透率低、不会生成碳酸盐、CO中毒概率小可以使用非铂催化剂等优点,特别是近年来成为研究热点。然而,由于氢氧根离子（OH-）的扩散速率仅为氢离子（H+）的1/4,因此获得较高的电导率、降低活化极化,对碱性阴离子交换复合膜尤为重要。另一方面,膜的稳定性,尤其是在高浓度的碱液中的耐碱稳定性和尺寸稳定性也成为制约碱性阴离子交换膜燃料电池（AAEMFCs）发展的一个重要因素。本论文通过物理-化学双交联法设计、制备了基于聚乙烯醇／聚二甲基二烯丙基氯化铵的交换复合膜（PVA/PDDA-OH-）并成功应用于燃料电池。该类复合膜由于PDDA特殊的五元环结构,加之物理-化学双交联法在膜内部形成的致密网络结构,使制备的PVA/PDDA-OH-碱性阴离子交换复合膜不仅具有高的离子传导率（>10-2S cm-1）,同时表现出优异的稳定性和力学强度。采用傅里叶红外分析（FTIR）、扫描电镜（SEM）、热重分析（TGA）和交流阻抗（AC impedance）等方法详尽考察了PVA/PDDA碱性阴离子交换膜的内部分子结构、微观形貌、热稳...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 燃料电池
1.1.1 燃料电池的基本原理
1.1.2 燃料电池的优缺点
1.1.3 燃料电池的分类
1.2 碱性阴离子交换复合膜燃料电池
1.2.1 碱性阴离子交换复合膜燃料电池的基本原理
1.2.2 碱性阴离子交换复合膜燃料电池的优缺点
1.3 碱性阴离子交换复合膜
1.3.1 均相碱性阴离子交换复合膜
1.3.2 异相碱性阴离子交换复合膜
1.3.3 互穿/半互穿网络结构碱性阴离子交换复合膜
1.4 本课题提出的意义、研究内容及创新点
1.4.1 本课题提出的意义
1.4.2 本课题研究内容
1.4.3 本课题创新点
第二章 实验原理及方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器和设备
2.2 碱性阴离子交换复合膜的制备
2.3 碱性阴离子交换复合膜的性能表征
2.3.1 电导率的测定
2.3.2 含水率的测定
2.3.3 离子交换容量的测定
2.3.4 机械性能的测定
2.3.5 红外光谱分析(FTIR)
2.3.6 扫描电镜分析(SEM)
2.3.7 热稳定性分析(TGA)
2.4 膜电极制备及单电池性能测试
第三章 组分效应对PVA/PDDA碱性阴离子交换复合膜的影响及燃料电池应用研究
3.1 引言
3.2 实验步骤
3.2.1 PVA/PDDA-OH-碱性阴离子交换复合膜的制备
3.2.2 PVA/PDDA-OH-碱性阴离子交换复合膜的性能表征
3.2.3 膜电极制备及单电池性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 红外光谱表征
3.3.2 电导率和含水率
3.3.3 离子交换容量(IEC)、载流子浓度(C_(OH~-))和载流子迁移率(u_(OH~-))
3.3.4 温度与电导率的关系
3.3.5 稳定性
3.3.6 单电池性能测试
3.4 本章小结
第四章 分子量效应对PVA/PDDA碱性阴离子交换复合膜的影响及燃料电池应用研究
4.1 引言
4.2 实验步骤
4.2.1 PVA/PDDA-OH碱性阴离子交换复合膜的制备
4.2.2 PVA/PDDA-OH碱性阴离子交换复合膜的性能表征
4.2.3 膜电极制备及单电池性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 红外光谱表征
4.3.2 场发射扫描电镜分析
4.3.3 热重分析
4.3.4 机械强度及溶胀性
4.3.5 电导率和含水率
4.3.6 稳定性
4.3.7 单电池性能测试
4.4 本章小结
第五章 碳纳米管添加效应对PVA/PDDA碱性阴离子交换复合膜的影响及燃料电池应用研究
5.1 引言
5.2 实验步骤
5.2.1 PVA/PDDA/MWCNTs碱性阴离子交换复合膜的制备
5.2.2 PVA/PDDA-OH碱性阴离子交换复合膜的性能表征
5.2.3 膜电极制备及单电池性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 红外光谱表征
5.3.2 场发射扫描电镜分析
5.3.3 电导率和含水率
5.3.4 稳定性
5.3.5 单电池性能测试
5.4 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录一 缩写及符号说明
攻读硕士学位期间的主要科研成果
致谢
本文编号：3210666
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 燃料电池
1.1.1 燃料电池的基本原理
1.1.2 燃料电池的优缺点
1.1.3 燃料电池的分类
1.2 碱性阴离子交换复合膜燃料电池
1.2.1 碱性阴离子交换复合膜燃料电池的基本原理
1.2.2 碱性阴离子交换复合膜燃料电池的优缺点
1.3 碱性阴离子交换复合膜
1.3.1 均相碱性阴离子交换复合膜
1.3.2 异相碱性阴离子交换复合膜
1.3.3 互穿/半互穿网络结构碱性阴离子交换复合膜
1.4 本课题提出的意义、研究内容及创新点
1.4.1 本课题提出的意义
1.4.2 本课题研究内容
1.4.3 本课题创新点
第二章 实验原理及方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器和设备
2.2 碱性阴离子交换复合膜的制备
2.3 碱性阴离子交换复合膜的性能表征
2.3.1 电导率的测定
2.3.2 含水率的测定
2.3.3 离子交换容量的测定
2.3.4 机械性能的测定
2.3.5 红外光谱分析(FTIR)
2.3.6 扫描电镜分析(SEM)
2.3.7 热稳定性分析(TGA)
2.4 膜电极制备及单电池性能测试
第三章 组分效应对PVA/PDDA碱性阴离子交换复合膜的影响及燃料电池应用研究
3.1 引言
3.2 实验步骤
3.2.1 PVA/PDDA-OH-碱性阴离子交换复合膜的制备
3.2.2 PVA/PDDA-OH-碱性阴离子交换复合膜的性能表征
3.2.3 膜电极制备及单电池性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 红外光谱表征
3.3.2 电导率和含水率
3.3.3 离子交换容量(IEC)、载流子浓度(C_(OH~-))和载流子迁移率(u_(OH~-))
3.3.4 温度与电导率的关系
3.3.5 稳定性
3.3.6 单电池性能测试
3.4 本章小结
第四章 分子量效应对PVA/PDDA碱性阴离子交换复合膜的影响及燃料电池应用研究
4.1 引言
4.2 实验步骤
4.2.1 PVA/PDDA-OH碱性阴离子交换复合膜的制备
4.2.2 PVA/PDDA-OH碱性阴离子交换复合膜的性能表征
4.2.3 膜电极制备及单电池性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 红外光谱表征
4.3.2 场发射扫描电镜分析
4.3.3 热重分析
4.3.4 机械强度及溶胀性
4.3.5 电导率和含水率
4.3.6 稳定性
4.3.7 单电池性能测试
4.4 本章小结
第五章 碳纳米管添加效应对PVA/PDDA碱性阴离子交换复合膜的影响及燃料电池应用研究
5.1 引言
5.2 实验步骤
5.2.1 PVA/PDDA/MWCNTs碱性阴离子交换复合膜的制备
5.2.2 PVA/PDDA-OH碱性阴离子交换复合膜的性能表征
5.2.3 膜电极制备及单电池性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 红外光谱表征
5.3.2 场发射扫描电镜分析
5.3.3 电导率和含水率
5.3.4 稳定性
5.3.5 单电池性能测试
5.4 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录一 缩写及符号说明
攻读硕士学位期间的主要科研成果
致谢
本文编号：3210666
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