基于聚离子液体的新型碱性阴离子交换膜的设计与制备

发布时间：2022-02-17 20:02

　　聚合物电解质燃料电池被视为新一代革命性能源装置,具有较高的安全性、较大的功率密度、较低的启动温度等诸多优点。聚合物电解质燃料电池根据传导离子的不同主要分为两大类:质子交换膜燃料电池（PEMFCs）和碱性阴离子交换膜燃料电池（AAEMFCs）。相比较目前工业化运用较广的PEMFCs,AAEMFCs的突出优点是避免了电极上贵金属催化剂的使用,降低了燃料电池的成本,因而具有很大的工业化生产潜力。阴离子交换膜作为AAEMFCs的核心部件,其性能直接决定燃料电池的使用寿命和输出功率。然而低稳定性和低离子传导率是目前AEMs急需解决的问题。基此,本文设计和制备了含有梳型侧链和双功能交联结构的聚离子液体有机膜;向咪唑功能化的聚苯醚中引入含有长程有序笼状孔道的MOF材料为载体,通过原位聚合制备含有辅助离子通道的聚离子液体填充型MOF杂化膜,制备的阴离子交换膜同时具有较高的离子传导率、高化学稳定性和机械强度。从强化AEMs的分子的结构设计出发,以2-甲基咪唑为原料合成两种离子液体前驱体1-烯丙基-2-甲基咪唑和1-丁基-2-甲基咪唑,同时以苯乙烯（St）和对氯甲基苯乙烯（VBC）为原料制备聚离子液体主链... 

【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
前言
第1章 文献综述
    1.1 聚合物电解质膜燃料电池
        1.1.1 质子交换膜燃料电池
        1.1.2 碱性阴离子交换膜燃料电池
        1.1.3 阴离子交换膜的离子传输机理
    1.2 离子液体
        1.2.1 离子液体概述
        1.2.2 离子液体在电化学中的应用
        1.2.3 碱性阴离子交换膜的功能基团
    1.3 金属有机框架材料(MOFs)
        1.3.1 金属有机框架材料的分类
        1.3.2 金属有机框架材料的性质
        1.3.3 金属有机框架材料的应用
    1.4 本课题的研究内容和意义
第2章 双功能型交联阴离子交换膜的制备与性能研究
    2.1 实验部分
        2.1.1 试剂与仪器
        2.1.2 实验步骤
        2.1.3 分析与表征手段
    2.2 实验结果与讨论
        2.2.1 聚离子液体骨架p(St-co-VBC)的表征
        2.2.2 离子液体前驱体和双功能型交联阴离子交换膜的的结构表征
        2.2.3 双功能阴离子交换膜的性能测试
    2.3 本章小结
第3章 辅助离子通道型阴离子交换膜的制备与性能研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 试剂与仪器
        3.1.2 实验步骤
        3.1.3 分析与表征手段
    3.2 实验结果与讨论
        3.2.1 溴甲基化聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)的表征
        3.2.2 1-乙基-2-甲基咪唑(EMIM)的表征
        3.2.3 咪唑功能化聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)的表征
        3.2.4 聚离子液体填充型MIL101 的表征
        3.2.5 阴离子交换膜的性能表征
    3.3 本章小结
第4章 结论
    4.1 结论
    4.2 本文创新点
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
硕士论文
[1]膜内离子传递特性强化途径研究[D]. 李震.天津大学 2015
[2]新型阴离子交换膜的制备及性能研究[D]. 张诗雯.东北大学 2014



本文编号：3630025