侧链咪唑型阴离子交换膜的设计与制备

发布时间：2021-12-21 22:09

　　近些年来,聚合物电解质燃料电池因其清洁、高效等优点吸引了极大的研究兴趣,并且开展了大量的研究工作。相较于酸性质子交换膜燃料电池,碱性燃料电池能够使用银、镍、钴等非金属催化剂,并且具有更快的反应动力学过程,成本低效率高,为商业化发展提供了无限潜能。氢氧根电导率和碱稳定性是阴离子交换膜应用的重要性能,然而,由于氢氧根离子自身低迁移率的限制,高电导的阴离子交换膜的制备与设计受到一定阻碍。同时,在保证离子膜高电导的情况下,又具有较好的碱稳定性更具有挑战性。综上,开发价格低廉、同时能在苛刻的电化学条件下达到高电导率、合适的水膨胀和长久的化学稳定性是目前阴离子膜燃料电池商业化的巨大阻力。提高离子膜性能有多种不同的策略,例如改变功能基团的结构和与聚合物主链的相对位置、调节聚合物交联度等,但这些策略对离子膜性能的提升并不理想。近些年来,受到Nafion膜结构的启发,利用聚合物的结构设计控制离子膜的微观形貌,从而获得高性能的离子交换膜获得了广泛关注,由前人的结论可知,这种基于聚合物结构的设计策略非常有效,因此,为了同时提高阴离子膜的氢氧根电导和碱稳定性,我们对聚合物结构进行设计,主要工作为:(1)以聚苯...

【文章来源】： 中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：66 页

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 燃料电池概述
    1.2 聚合物电解质膜燃料电池与聚合物电解质膜
        1.2.1 面向酸性燃料电池应用的质子交换膜
        1.2.2 面向碱性燃料电池应用的阴离子交换膜
    1.3 阴离子交换膜的功能基团设计
        1.3.1 基于季胺阳离子基团的阴离子交换膜
        1.3.2 基于咪唑阳离子基团的阴离子交换膜
        1.3.3 其他新型阳离子功能基团
    1.4 阴离子交换膜的结构设计
        1.4.1 主链型阴离子交换膜
        1.4.2 嵌段型阴离子交换膜
        1.4.3 侧链型阴离子交换膜
    1.5 本文研究思路与研究内容
第二章 侧链咪唑型聚合物的制备及表征
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 咪唑功能化的对氯甲基苯乙烯单体(VBC-DIm)的制备
        2.2.3 低溴化度聚苯醚(BPPO)的制备
        2.2.4 侧链咪唑型聚合物的制备
        2.2.5 侧链咪唑型聚合物的溶解性探索
        2.2.6 侧链咪唑型聚合物的成膜性探索
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 侧链咪唑型聚合物的合成
        2.3.2 侧链咪唑型聚合物的结构表征
        2.3.3 侧链咪唑型聚合物的溶解性
        2.3.4 侧链咪唑型聚合物的成膜性
    2.4 本章小结
第三章 侧链咪唑型阴离子膜的制备与表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 侧链咪唑型阴离子交换膜的制备
        3.2.3 侧链咪唑型阴离子交换膜的性能表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 阴离子膜的制备
        3.3.2 离子膜的离子交换容量(IEC)和含水率(WU)
        3.3.3 离子膜的氢氧根离子电导
        3.3.4 离子膜的微观形貌
        3.3.5 离子膜的热稳定性
        3.3.6 离子膜的碱稳定性
    3.4 本章小结
第四章 全文结论与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3545264