用于电解水无醚碱性聚合物膜制备与性能研究
发布时间：2023-05-03 20:31
在众多制氢方法中,阴离子交换膜电解水(AEMWE)技术具有成本低、环境友好(不考虑电的来源)和制氢稳定性高的优点,近年来受到了广泛的关注。作为AEMWE的核心部件,阴离子交换膜(AEM)的性能对电解池的性能起着至关重要的作用。因此,开发具有良好的离子传导率和较高稳定性的AEM具有重要意义。本论文通过一步溴烷基化反应将柔性长侧链引入到聚(苯乙烯-co-丙烯腈)上制备了季铵化聚(苯乙烯-co-丙烯腈)阴离子交换膜。接着通过温和可控的酸催化缩聚反应合成了不含芳基醚键的聚芳靛红聚合物基膜,改善了膜的耐碱稳定性。为了改善膜的氢氧根离子传导率,通过调控聚合物柔性侧链长度来促进膜内亲水/疏水微相分离作用。本文通过6-溴-1-己烯和聚(苯乙烯-co-丙烯腈)的超强酸催化缩聚反应合成了溴烷基化聚(苯乙烯-co-丙烯腈)材料,而后与三甲胺进行功能化反应制备了季铵化聚(苯乙烯-co-丙烯腈)阴离子交换膜。在测试期间,膜的溶胀度没有变化,表现出良好的尺寸稳定性。基于该膜的电池在50°C的1 mol L-1 KOH溶液中2.5 V时的电流密度为576mA cm-2。为...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 氢气的生产方法
1.2 电解水
1.2.1 碱性电解水
1.2.2 质子交换膜电解水
1.2.3 固体氧化物电解水
1.2.4 阴离子交换膜电解水
1.3 阴离子交换膜研究进展
1.3.1 聚芳醚类阴离子交换膜
1.3.2 无芳基醚键阴离子交换膜
1.3.3 其它隔膜
1.4 论文选题思路
2 季铵化聚(苯乙烯-co-丙烯腈)膜制备与电解水性能研究
2.1 实验部分
2.1.1 实验药品
2.1.2 溴烷基化聚(苯乙烯-co-丙烯腈)材料的制备
2.1.3 季铵化聚(苯乙烯-co-丙烯腈)膜材料的制备
2.1.4 膜电极组件的制备
2.1.5 表征方法与性能测试
2.2 膜的性能
2.2.1 膜的离子交换容量(IEC)
2.2.2 膜的吸水率(WU)与溶胀度(SR)
2.3 电池性能测试
2.3.1 电池在不同电解质浓度下的极化性能
2.3.2 电池在不同电压下的电化学性能
2.4 本章小结
3 哌啶功能化聚对三联苯靛红膜制备与电解水性能研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验药品
3.1.2 聚对三联苯靛红材料的制备
3.1.3 1 -(6-溴己基)-1-甲基哌啶溴化铵的合成
3.1.4 聚对三联苯靛红材料哌啶功能化
3.1.5 哌啶功能化聚对三联苯靛红膜材料的制备
3.1.6 膜电极组件的制备
3.1.7 表征方法与性能测试
3.2 膜的性能
3.2.1 膜的1HNMR
3.2.2 膜的离子交换容量(IEC)
3.2.3 膜的吸水率(WU)与溶胀度(SR)
3.2.4 膜的氢氧根离子传导率(HC)
3.2.5 膜的热稳定性
3.2.6 膜的机械性能
3.2.7 膜的碱稳定性
3.3 电池性能测试
3.3.1 电池在不同电解质浓度下的极化性能
3.3.2 电池在不同温度下的极化性能
3.3.3 电池在不同电压下的电化学性能
3.3.4 电池耐久性测试
3.4 本章小结
4 不同侧链修饰聚联苯靛红膜制备与电解水性能研究
4.1 实验部分
4.1.1 实验药品
4.1.2 聚联苯靛红材料的制备
4.1.3 不同链长N-甲基哌啶溴化铵的合成
4.1.4 不同侧链修饰聚联苯靛红膜材料的制备
4.1.5 膜电极组件的制备
4.1.6 表征方法与性能测试制备
4.2 膜的性能
4.2.1 膜的1HNMR
4.2.2 膜的离子交换容量(IEC)
4.2.3 膜的吸水率(WU)与溶胀度(SR)
4.2.4 膜的氢氧根离子传导率(HC)
4.2.5 膜的热稳定性
4.2.6 膜的机械性能
4.2.7 膜的碱稳定性
4.3 电池性能测试
4.3.1 电池在不同电解质浓度下的极化性能
4.3.2 电池在不同温度下的极化性能
4.3.3 电池在不同电压下的电化学性能
4.4 本章小结
结论
论文创新点及展望
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：3807235
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 氢气的生产方法
1.2 电解水
1.2.1 碱性电解水
1.2.2 质子交换膜电解水
1.2.3 固体氧化物电解水
1.2.4 阴离子交换膜电解水
1.3 阴离子交换膜研究进展
1.3.1 聚芳醚类阴离子交换膜
1.3.2 无芳基醚键阴离子交换膜
1.3.3 其它隔膜
1.4 论文选题思路
2 季铵化聚(苯乙烯-co-丙烯腈)膜制备与电解水性能研究
2.1 实验部分
2.1.1 实验药品
2.1.2 溴烷基化聚(苯乙烯-co-丙烯腈)材料的制备
2.1.3 季铵化聚(苯乙烯-co-丙烯腈)膜材料的制备
2.1.4 膜电极组件的制备
2.1.5 表征方法与性能测试
2.2 膜的性能
2.2.1 膜的离子交换容量(IEC)
2.2.2 膜的吸水率(WU)与溶胀度(SR)
2.3 电池性能测试
2.3.1 电池在不同电解质浓度下的极化性能
2.3.2 电池在不同电压下的电化学性能
2.4 本章小结
3 哌啶功能化聚对三联苯靛红膜制备与电解水性能研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验药品
3.1.2 聚对三联苯靛红材料的制备
3.1.3 1 -(6-溴己基)-1-甲基哌啶溴化铵的合成
3.1.4 聚对三联苯靛红材料哌啶功能化
3.1.5 哌啶功能化聚对三联苯靛红膜材料的制备
3.1.6 膜电极组件的制备
3.1.7 表征方法与性能测试
3.2 膜的性能
3.2.1 膜的1HNMR
3.2.2 膜的离子交换容量(IEC)
3.2.3 膜的吸水率(WU)与溶胀度(SR)
3.2.4 膜的氢氧根离子传导率(HC)
3.2.5 膜的热稳定性
3.2.6 膜的机械性能
3.2.7 膜的碱稳定性
3.3 电池性能测试
3.3.1 电池在不同电解质浓度下的极化性能
3.3.2 电池在不同温度下的极化性能
3.3.3 电池在不同电压下的电化学性能
3.3.4 电池耐久性测试
3.4 本章小结
4 不同侧链修饰聚联苯靛红膜制备与电解水性能研究
4.1 实验部分
4.1.1 实验药品
4.1.2 聚联苯靛红材料的制备
4.1.3 不同链长N-甲基哌啶溴化铵的合成
4.1.4 不同侧链修饰聚联苯靛红膜材料的制备
4.1.5 膜电极组件的制备
4.1.6 表征方法与性能测试制备
4.2 膜的性能
4.2.1 膜的1HNMR
4.2.2 膜的离子交换容量(IEC)
4.2.3 膜的吸水率(WU)与溶胀度(SR)
4.2.4 膜的氢氧根离子传导率(HC)
4.2.5 膜的热稳定性
4.2.6 膜的机械性能
4.2.7 膜的碱稳定性
4.3 电池性能测试
4.3.1 电池在不同电解质浓度下的极化性能
4.3.2 电池在不同温度下的极化性能
4.3.3 电池在不同电压下的电化学性能
4.4 本章小结
结论
论文创新点及展望
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：3807235
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3807235.html
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