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燃料電池用摻雜型陰離子交換膜的制備與性能研究

發(fā)布時間:2020-12-06 06:50
  目前,環(huán)境污染和能源緊缺嚴重困擾著人類的生存和發(fā)展,燃料電池作為一種清潔高效的新能源,越來越受到人們的關注。陰離子交換膜燃料電池由于其反應反應動力學快、催化劑成本低以及燃料選擇范圍廣等優(yōu)點成為當下的研究熱點,而陰離子交換膜作為燃料電池的關鍵組件起到重要作用。摻雜改性是提高燃料電池用陰離子交換膜綜合性能的重要手段之一,本文依次通過親核縮聚反應、傅-克反應及門秀金反應制備季銨化聚芳醚酮聚合物作為膜的基體材料,以季銨化改性二氧化鈦納米管(QTNT)和剝離的氮化碳(C3N4)作為摻雜材料,通過溶液鑄膜法制備成陰離子交換膜并對其性能進行研究分析。研究了 QTNT摻雜陰離子交換膜的制備及性能。通過在鈦納米管(TNT)表面接枝λ-氯丙基三甲氧基硅烷并季銨化成功制備出QTNT,并與季銨化聚芳醚酮進行摻雜制備成陰離子交換膜,探究QTNT的改性及摻雜量對膜性能的影響。實驗結果表明,所制備膜的實際IEC值范圍為1.52~1.59mmol/g,在相似的IEC水平下,TNT和QTNT的摻雜均能有效提高膜的尺寸穩(wěn)定性,水解穩(wěn)定性、耐堿穩(wěn)定性以及在部分溶劑中的抗溶劑性。QPAEK-1%-QTNT比QPAEK和QPA... 

【文章來源】:南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數】:68 頁

【學位級別】:碩士

【部分圖文】:

燃料電池用摻雜型陰離子交換膜的制備與性能研究


圖1.1陰離子交換膜燃料電池的工作機理??總體而言,相對于質子交換膜燃料電池,AEMFCs具有以下優(yōu)點:??

分子結構圖,聚苯醚,陰離子交換膜,分子結構


苯醚聚合物(PPO)又稱聚亞苯基氧化物,是一種60年代發(fā)展起來的高分,具有優(yōu)良的機械性能、耐熱性及尺寸穩(wěn)定性,因此聚苯醚陰離子交換膜池領域被研究和應用。??Gopi等制備了一系列季銨化聚苯醚陰離子交換膜(圖1.9)。將所制備季膜應用于燃料電池中,30?°C時在250?mA/cm2電流密度下功率密度達m2。??/Ch|3?yCH3??ch3?(e?CH3??N(CH3)3OH-??圖1.9季銨化聚苯醚聚合物的分子結構??an等[39]制備了一系列含有季銨基團的大分子交聯劑所交聯形成的聚苯醚膜,這種交聯結構有效地優(yōu)化了高水平/情況下聚苯醚陰離子交換膜導率與水中溶脹率之間的平衡。如圖1.10所示,Han等制備了?QPP)QPPO、x(QH)3QPPO三類聚苯醚陰離子交換膜來探宄交聯結構對膜性能的er3er-H3er-H3?sr-H3

陰離子交換膜,聚合物電解質膜,硅烷偶聯劑,二氧化硅


燃料電池用摻雜型陰離子交換膜的制備與性能研究???i?K??圖1.12季銨化離子化嵌段共聚物的分子結構式??1.3摻雜改性陰離子交換膜??到目前為止,提高陰離子交換膜綜合性能所采用的手段主要有兩種,一種是分子??結構設計,包括設計新的分子結構和改變已有的結構;另一種是對現有的膜材料進行??改性,其中進行改性的方法包括交聯和摻雜。摻雜是指往聚合物電解質中摻雜其他材??料制備成電解質膜的方法,分為有機-有機摻雜和有機-無機摻雜。摻雜法往往能使交??換膜同時具備兩種材料的優(yōu)良性能,從而改善純聚合物電解質膜的一些缺陷,例如有??機-無機摻雜是指往高分子有機聚合物電解質膜中添加無機粒子,使得所得到的膜結??合了有機材料和無機粒子的優(yōu)點,既具有高分子有機聚合物的延展性、導電性,又具??有無機粒子良好的機械性能和熱穩(wěn)定性

【參考文獻】:
期刊論文
[1]耐堿型燃料電池用陰離子交換膜的研究進展[J]. 崔珺,趙帥,王璐璐,封瑞江.  應用化工. 2016(05)
[2]燃料電池用陰離子交換膜的研究進展[J]. 趙卓,吳愛華,欒勝基,于廣河,張春裕.  高分子通報. 2015(08)
[3]聚吡咯/石墨型氮化碳復合材料的制備及其導電/電化學性能[J]. 盛維琛,吳萍,陳橋,陳彩鳳,陳斌.  江蘇大學學報(自然科學版). 2015(02)
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[6]A Hybrid Membrane of Poly(vinyl alcohol) and Phosphotungstic Acid for Fuel Cells[J]. 李磊,王宇新.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2002(05)

碩士論文
[1]水熱合成鈦酸鹽的結構特征及成管機理[D]. 賈冉毅.陜西師范大學 2013
[2]TiO2納米管的水熱合成及光催化性能研究[D]. 盧露.重慶大學 2010
[3]水熱合成TiO2納米管及光催化性能的研究[D]. 訾彤彤.哈爾濱理工大學 2010



本文編號:2900925

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