碱性燃料电池用高耐碱性阴离子交换膜的制备及性能研究

发布时间：2021-07-10 08:48

　　燃料电池因其能量转化效率高、无毒无污染、无噪声等优点,被认为是最具发展前途的发电技术之一。其中质子交换膜燃料电池（PEMFCs）虽然已经商业化,但依然存在成本高,对Pt基贵金属催化剂的依赖性和燃料渗透率较高等问题。碱性燃料电池（AEMFCs）可使用非贵金属催化剂,反应动力学速率高,被认为是更具前景的新型燃料电池。阴离子交换膜（AEMs）是AEMFC的核心组件之一,直接影响电池的性能和成本。目前AEMs存在的主要问题是电导率偏低和耐碱性较差。因此,设计和制备高电导率和稳定性好的新型膜材料是当前发展AEMFCs的关键。本论文以季铵离子作为OH-传导基团,分别制备了密集侧链型聚芳醚腈AEM和全碳链交联网络型AEM。通过对膜的化学结构、微观形貌进行表征和对膜的综合性能进行测试,探究了膜的结构与性能之间的关系。首先,制备了密集侧链型聚芳醚腈阴离子交换膜（QPAEN-x）。从TEM等形貌观测中可以看出,QPAEN膜保持了密集侧链型膜的原有优点,产生了明显的微相分离,形成了离子传导网络,因此电导率较高。通过对膜的综合性能测试,发现了腈基的引入提高了膜的尺寸稳定性,机械性能,热稳定性,耐碱性和单电池性... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２碱性阴离子交换膜氢氧燃料电池示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｈ２／Ｏ２?ＡＥＭＦＣ??

第一章文献综述??因为ＰＶＡ羟基含量高、亲水性强。遂以戊二醛（ＧＡ）为交联剂，形成交联结构来??限制膜的溶胀（图１．４）。在３０?°Ｃ下该膜电导率为７．３?ｍＳ－ｃｍ－匕??ＯＨ?ＯＨ?ＯＨ?（＊）?〇Ｈ?６Ｕ?〇Ｈ??ＫＯＨ?｜??＋??＾?Ｈ２Ｃ－ＣＨ－ＣＨ２Ｎ＋（ＣＨ３）３Ｃ１－??Ｏ?ＯＨ??Ｈ２ｃ—ＣＨ—ＣＨ２Ｎ＋（ＣＨ３）３Ｃｒ??Ｈ?Ｍ??ＨＣ－（ＣＨ２）３￣ＣＨ??６?Ａｍ?６?？ｃ．（ｈ３ｃ）３＋ｎｈ２ｃ??Ｉ?，?ｈｏ－Ｖｈ??Ｉ?（Ｃ＇Ｈ?山??ＣＩＩ－ＯＭ?ＣＩＩ?Ｉ?２??ＣＨ２Ｎ＋（ＣＨ３）３ａ－??图１．４季铵化聚乙烯醇（ＱＡＰＶＡ）交联膜的制备ｌ１Ｕ９ｌ??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ?ＱＡＰＶＡ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ??Ｒ＝Ｈ?ｏｒ??「?、?丨?１??Ｊ?〇、?〇ｒ??Ｒ〇、?〇Ｈ??）—〇?〇Ｎ＿＾ＯＫ?Ｔ?ｃｒ?？ｆ３?？?ｆ?Ｉ??ｌＷ＾４＿＾＼?〇Ｒ?＊?如

聚烯烃类高分子主链上为全碳－碳键连接，具有更好的化学稳定性［ｍ】。受到??全氟磺酸膜优异性能的启发，有研究者制备了含氟的烯烃类ＡＥＭ。Ｒａｍａｎｉ等［１１２＿??１１５】将哌嗪（ＤＭＰ）接枝到Ｎａｆｉｏｎ？前驱体上，制备了一类Ｎａｆｉｏｎ？－ＤＭＰ＋膜（图１．６）。??获得了与Ｎａｆｉｏｎ？膜相似的微观相结构，７０?°Ｃ下电导率为４５?ｍＳ＿ｃｍ＿１。??〗）ｒａ＇?－１）ＮＭｅ－３／Ｈ－°．??ＷｔＦＥ／?２）ＶＢＣ?＼ＥＪＦｅＩ＾?２）１ＭＫ０Ｈ?＼ｈＴＴｅ／＾??ｘ?＾?５：－??ＸＣＨ２Ｃ１?ＣＨ２Ｎ（ＣＨ２）３ＯＨ??ｃｈ２ｃｉ??图１．７以ＰＶＤＦ，ＦＥＰ和ＥＴＦＥ为基底辐射接枝４－乙烯基苄氯流程图ｌ１１６＿１１９ｌ??Ｆｉｇ．?１．７?Ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＡＥＭｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ＰＶＤＦ，?ＦＥＰ?ａｎｄ?ＥＴＦＥ??

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物电解质燃料电池的研究进展[J]. 陈延禧.  电源技术. 1996(01)



本文编号：3275594