新型吗啉季鏻阳离子型碱性膜的制备及其性能研究
发布时间：2021-12-16 04:57
作为燃料电池的关键部件,阴离子交换膜（AEMs）的研究依旧面临着诸多挑战,较低的碱稳定性及离子传导率等问题严重影响了AEMs的综合性能,阻碍了燃料电池的商业化应用。为开发具有优异碱稳定性、高离子传导率的AEMs,本论文进行了如下探索。1.以吗啉为初始原料,经过五步反应,合成表征了吗啉基季鏻盐TAAP、TAHP,分别负载到聚磷腈与聚苯醚骨架上,成功制备了两个系列的新型季鏻盐类阴离子交换膜。对所制备的碱性膜进行了各方面的测试,包括各种物理性能以及离子传导率、碱稳定性。2.所制备的TAAP-POH-45聚磷腈膜具有良好的物理性能,在80℃时的离子传导率为33.5 mS·cm-1。在2 M KOH溶液中浸泡30天后,碱性膜的离子传导率表现优异,最终离子传导率为初始的94.3%。进一步将TAHP季鏻阳离子负载到PPO主链上,并用三乙胺将未取代的C-Br键进行季铵化处理制备出了一系列的阴离子交换膜。实验结果显示,碱性膜的物理性能优异,离子传导率在80℃最高达到最高48.5 mS·cm-1。在2MKOH溶液中浸泡10天后,其离子传导率仍为原来的94.8%,这归因于季鏻阳离子独特的结构。3.将接枝TA...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＰＥＭＦＣｓ和ＡＥＭＦＣｓ示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ＰＥＭＦＣｓ?ａｎｄ?ＡＥＭＦＣｓ??
?北京化工大学硕士学位论文???归因于聚合物主链和阳离子中心之间的长间隔促进了微相分离，提高了?ＡＥＭｓ??的离子电导率，分子内氢键与ＰＢＩ和哌啶基团的－Ｎ？之间的相互作用确保了膜的??高稳定性［４１??°＼?Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ?＾｜?）??Ｓｈ?ｉ〇＾－〇＾ｙ〇ｆｎ??图１－３复合膜中的氢键及氢键作用??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄｉｎｇ?ｉｎ?ｂｌｅｎｄ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ??ＷａｎｇＭ等人为了提高ＡＥＭｓ的离子传导率和耐碱性，设计制备具有官能化??爪型侧链的部分氟化的聚（亚芳基醚）ＡＥＭｓ，其化学结构如图１－４所示，分析??发现膜具有明显的亲水／疏水相分离结构。测试结果表明所制备的ＡＥＭｓ的最高??离子传导率达到了９８．１９１１１５＿〇＾１，８０°（：在１１＾的１＜：０？中浸泡６００１１后仍然保持??初始的ＩＥＣ和９４％的离子传导率，并且在单电池下３５０?ｍＡｘｎｒ１的电流密度下具??有１５６?ｍＷ＿ｃｍ＇２的最高功率密度。??Ｆ?Ｆ?Ｆ?Ｏ??６＿??ｏ＾ｒ?０??／?ＯＨ－??ｏ〇ｈ．??图１－４碱性膜的结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＡＥＭｓ??４??
?北京化工大学硕士学位论文???归因于聚合物主链和阳离子中心之间的长间隔促进了微相分离，提高了?ＡＥＭｓ??的离子电导率，分子内氢键与ＰＢＩ和哌啶基团的－Ｎ？之间的相互作用确保了膜的??高稳定性［４１??°＼?Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ?＾｜?）??Ｓｈ?ｉ〇＾－〇＾ｙ〇ｆｎ??图１－３复合膜中的氢键及氢键作用??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄｉｎｇ?ｉｎ?ｂｌｅｎｄ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ??ＷａｎｇＭ等人为了提高ＡＥＭｓ的离子传导率和耐碱性，设计制备具有官能化??爪型侧链的部分氟化的聚（亚芳基醚）ＡＥＭｓ，其化学结构如图１－４所示，分析??发现膜具有明显的亲水／疏水相分离结构。测试结果表明所制备的ＡＥＭｓ的最高??离子传导率达到了９８．１９１１１５＿〇＾１，８０°（：在１１＾的１＜：０？中浸泡６００１１后仍然保持??初始的ＩＥＣ和９４％的离子传导率，并且在单电池下３５０?ｍＡｘｎｒ１的电流密度下具??有１５６?ｍＷ＿ｃｍ＇２的最高功率密度。??Ｆ?Ｆ?Ｆ?Ｏ??６＿??ｏ＾ｒ?０??／?ＯＨ－??ｏ〇ｈ．??图１－４碱性膜的结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＡＥＭｓ??４??
本文编号：3537526
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＰＥＭＦＣｓ和ＡＥＭＦＣｓ示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ＰＥＭＦＣｓ?ａｎｄ?ＡＥＭＦＣｓ??
?北京化工大学硕士学位论文???归因于聚合物主链和阳离子中心之间的长间隔促进了微相分离，提高了?ＡＥＭｓ??的离子电导率，分子内氢键与ＰＢＩ和哌啶基团的－Ｎ？之间的相互作用确保了膜的??高稳定性［４１??°＼?Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ?＾｜?）??Ｓｈ?ｉ〇＾－〇＾ｙ〇ｆｎ??图１－３复合膜中的氢键及氢键作用??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄｉｎｇ?ｉｎ?ｂｌｅｎｄ?ｍｅｍｂｒａｎｅｓ??ＷａｎｇＭ等人为了提高ＡＥＭｓ的离子传导率和耐碱性，设计制备具有官能化??爪型侧链的部分氟化的聚（亚芳基醚）ＡＥＭｓ，其化学结构如图１－４所示，分析??发现膜具有明显的亲水／疏水相分离结构。测试结果表明所制备的ＡＥＭｓ的最高??离子传导率达到了９８．１９１１１５＿〇＾１，８０°（：在１１＾的１＜：０？中浸泡６００１１后仍然保持??初始的ＩＥＣ和９４％的离子传导率，并且在单电池下３５０?ｍＡｘｎｒ１的电流密度下具??有１５６?ｍＷ＿ｃｍ＇２的最高功率密度。??Ｆ?Ｆ?Ｆ?Ｏ??６＿??ｏ＾ｒ?０??／?ＯＨ－??ｏ〇ｈ．??图１－４碱性膜的结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＡＥＭｓ??４??
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