新型聚亚芳基哌啶阴离子交换膜的制备及性能研究

发布时间：2021-04-30 10:42

　　阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）由于具有成本低廉,能量转换效率高和更快的电极反应动力学等优势而得到广泛研究。阴离子交换膜（AEM）是AEMFC的关键成分,但AEM的氢氧化物电导率低,碱稳定性差,从而限制了其实际应用。本论文基于聚亚芳基哌啶膜高离子交换容量（IEC）下过度吸水溶胀,机械性能差的问题,通过超电子亲核取代反应通过联苯,N-甲基-4-哌啶酮和1,1,1-三氟丙酮的共聚设计和制造非醚型聚（芳基哌啶）,制备了部分氟化-多阳离子交联型和自由体积增强型两种阴离子交换膜结构。部分氟化的骨架可以抑制膜溶胀,多阳离子交联可以促进亲水/疏水微相分离,同时在不牺牲导电性的情况下减小溶胀。自由体积增强型结构可促进膜内微相分离的形成,构筑彼此连通的离子传输通道,同时平衡膜的电导率、尺寸稳定性和机械性能。主要内容如下:通过共聚1,1,1-三氟丙酮、N-甲基-4-哌啶酮、联苯合成主链结构（PBPiA）与交联剂N1,N6-双（6-溴己基）-N1,N1,N6,N6-四甲基己烷-1,6-溴化二铵（NBNTD）反应进行离子化。所得的AEM由于具有多阳离子结构,可促进微相分离,形成贯穿离子传导通道,在80 ℃（... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 燃料电池
        1.1.1 燃料电池概述
        1.1.2 燃料电池分类
    1.2 聚合物电解质膜燃料电池
    1.3 阴离子交换膜
        1.3.1 阴离子交换膜的研究概述
        1.3.2 阴离子交换膜所面临问题
    1.4 阴离子交换膜研究进展
        1.4.1 膜内微观结构的调控
        1.4.2 平衡电导率与机械性能
        1.4.3 提升膜碱稳定性
    1.5 选题意义及本文研究内容
2 部分氟化-多阳离子交联型聚亚芳基哌啶膜的制备及性能
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 部分氟化-多阳离子交联型阴离子膜的制备
        2.1.3 官能化离子膜的制备
        2.1.4 仪器设备与测试方法
    2.2 化学结构分析
        2.2.1 交联剂NBNTD的核磁表征
        2.2.2 聚合物主链PBPiA的核磁表征
        2.2.3 qPBPiA和cqPBPiA的红外表征
    2.3 凝胶分数(GF)
    2.4 微观形貌研究
    2.5 离子膜的性能研究
        2.5.1 离子电导率
        2.5.2 IEC、吸水率和溶胀率
        2.5.3 热稳定性
        2.5.4 机械性能
        2.5.5 碱稳定性
        2.5.6 电池性能
    2.6 本章小结
3 自由体积增强的聚亚芳基哌啶膜制备及性能
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 膜制备过程
        3.1.3 仪器设备与测试方法
    3.2 化学结构分析
        3.2.1 聚合物主链PBPiA和PBPiA-AdA-71膜的核磁表征
        3.2.2 差示扫描量热(DSC)分析
    3.3 微观形貌
    3.4 碘甲烷和金刚烷离子化膜性能研究
        3.4.1 电导率和IEC
        3.4.2 吸水率和溶胀率
        3.4.3 热稳定性
        3.4.4 机械性能
        3.4.5 碱稳定性
        3.4.6 电池性能
    3.5 本章小结
结论
创新点及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3169379