高碱稳定性阴离子交换膜的制备与性能研究
发布时间：2021-03-26 03:33
由于可以使用非贵金属代替贵金属作为电极催化剂,阴离子交换膜燃料电池比质子交换膜燃料电池更加有吸引力。然而,作为阴离子交换膜燃料电池的核心部件,现今的阴离子交换膜还面临着许多问题,其中最主要的两个是:膜的电导率相对较低;膜的耐碱性差。膜的耐碱性差主要由两个因素所致:聚合物骨架的降解;阳离子功能基团的降解。本文从改善阴离子交换膜的碱稳定性的角度出发,深入研究了聚合物骨架、阳离子基团结构对阴离子交换膜综合性能的影响规律,获得了一些创新的研究成果,具体内容如下:1.设计并制备了季铵型阴离子交换膜PPO-QA-x、大位阻咪唑型阴离子交换膜PPO-MIm-x和PPO-PIm-x,通过调节聚苯醚的溴代度进一步调节阴离子交换膜的离子交换容量。研究发现,由于PIm基团体积较大,PPO-PIm-0.4的成膜性差。在碱稳定性测试中,由于季铵基团发生了叶立德反应和霍夫曼降解,PPO-QA-0.4在80℃下2 mol/L的NaOH溶液中浸泡30天后,氢氧根电导率降低到初始值的35%;由于聚合物链交联以及咪唑鎓离子基团的降解,PPO-MIm-0.4在80℃下2 mol/L的NaOH溶液中浸泡30天后,氢氧根电导率...
【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】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）韩国现代ｉｘ３５?ＦＣＥＶ燃料电池汽车，（ｂ）日本丰田Ｍｉｒａｉ燃料电池汽车??
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?第１章绪论???Ｒ?ｆ］?ｒ?Ｒ?Ｆ?＇??ｌＦ?Ｆ?ＪｍＬ?Ｆ?Ｊｎ??Ｆ?士??Ｆ３Ｃ?个?ｏＺ＾ｐＳＯｓＨ??图１．３杜邦公司的Ｎａｆｉｏｎ膜的化学结构??１．２．３阴离子交换膜燃料电池??Ｉ＾?＞——??ｌｃ．ｒｂｏ？?Ａ＂°ｆ＊?Ｃ＊＇，｜〇＜，，ｅ?＜?？ｒｂｏｎ??叶丨°＼?ｔ?ｔ丨ｒ?ｔ?ｆ??ｔｔｔｔ。??；■＜—Ａｎｏｄｔ?ａｒｔｓ?—―?—Ｃａｔｈｏｄｅ?ａｒｅａ—??Ａｎｏｄｅ：?２Ｈ２?＋４０Ｈ＇—？?４Ｈ，０?＋?４ｅ＂?Ｅ°?＝－０．８３Ｖ??Ｃａｔｈｏｄｅ：?ｏ２?＋?２Ｈ：〇?＋?４ｅ＿?—４〇ｈ?＂?Ｅ°?＝?ｏ．４〇ｖ??Ｏｖｅｒａｌｌ：?２Ｈ２?＋?〇２??？?２Ｈ２〇?￡ｃｅｌｌ＝?１．２３Ｖ??图１．４阴离子交换膜燃料电池原理示意图叫??阴离子交换膜燃料电池，因为导电离子主要是氢氧根，因此也叫作氢氧根??交换膜燃料电池（ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆＵｅｌ?ｃｅｌｌ，ＨＥＭＦＣ）。由于碱性??环境大大增强了电催化活性，使得阴离子交换膜燃料电池能够使用非贵金属（如??镍，银等）作为催化剂，因此阴离子交换膜燃料电池近年来被认为是下一代燃??料电池技术。［１（）］但是，现今的阴离子交换膜燃料电池仍然面临着膜的化学稳定??性（主要是耐碱性）差，膜的电导率相对较低等问题，需要进一步改进。??３??
本文编号：3100864
【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】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）韩国现代ｉｘ３５?ＦＣＥＶ燃料电池汽车，（ｂ）日本丰田Ｍｉｒａｉ燃料电池汽车??
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?第１章绪论???Ｒ?ｆ］?ｒ?Ｒ?Ｆ?＇??ｌＦ?Ｆ?ＪｍＬ?Ｆ?Ｊｎ??Ｆ?士??Ｆ３Ｃ?个?ｏＺ＾ｐＳＯｓＨ??图１．３杜邦公司的Ｎａｆｉｏｎ膜的化学结构??１．２．３阴离子交换膜燃料电池??Ｉ＾?＞——??ｌｃ．ｒｂｏ？?Ａ＂°ｆ＊?Ｃ＊＇，｜〇＜，，ｅ?＜?？ｒｂｏｎ??叶丨°＼?ｔ?ｔ丨ｒ?ｔ?ｆ??ｔｔｔｔ。??；■＜—Ａｎｏｄｔ?ａｒｔｓ?—―?—Ｃａｔｈｏｄｅ?ａｒｅａ—??Ａｎｏｄｅ：?２Ｈ２?＋４０Ｈ＇—？?４Ｈ，０?＋?４ｅ＂?Ｅ°?＝－０．８３Ｖ??Ｃａｔｈｏｄｅ：?ｏ２?＋?２Ｈ：〇?＋?４ｅ＿?—４〇ｈ?＂?Ｅ°?＝?ｏ．４〇ｖ??Ｏｖｅｒａｌｌ：?２Ｈ２?＋?〇２??？?２Ｈ２〇?￡ｃｅｌｌ＝?１．２３Ｖ??图１．４阴离子交换膜燃料电池原理示意图叫??阴离子交换膜燃料电池，因为导电离子主要是氢氧根，因此也叫作氢氧根??交换膜燃料电池（ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆＵｅｌ?ｃｅｌｌ，ＨＥＭＦＣ）。由于碱性??环境大大增强了电催化活性，使得阴离子交换膜燃料电池能够使用非贵金属（如??镍，银等）作为催化剂，因此阴离子交换膜燃料电池近年来被认为是下一代燃??料电池技术。［１（）］但是，现今的阴离子交换膜燃料电池仍然面临着膜的化学稳定??性（主要是耐碱性）差，膜的电导率相对较低等问题，需要进一步改进。??３??
本文编号：3100864
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