發(fā)布時(shí)間：2020-12-06 06:50

　　目前,環(huán)境污染和能源緊缺嚴(yán)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(guān)注。陰離子交換膜燃料電池由于其反應(yīng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)快、催化劑成本低以及燃料選擇范圍廣等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn),而陰離子交換膜作為燃料電池的關(guān)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(yīng)、傅-克反應(yīng)及門秀金反應(yīng)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(jìn)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(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所制備膜的實(shí)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(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１陰離子交換膜燃料電池的工作機(jī)理??總體而言，相對于質(zhì)子交換膜燃料電池，ＡＥＭＦＣｓ具有以下優(yōu)點(diǎn)：??

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(jī)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(lǐng)域被研究和應(yīng)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(yīng)用于燃料電池中，３０?°Ｃ時(shí)在２５０?ｍＡ／ｃｍ２電流密度下功率密度達(dá)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(jié)構(gòu)??ａｎ等［３９］制備了一系列含有季銨基團(tuán)的大分子交聯(lián)劑所交聯(lián)形成的聚苯醚膜，這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)有效地優(yōu)化了高水平／情況下聚苯醚陰離子交換膜導(dǎo)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(lián)結(jié)構(gòu)對膜性能的ｅｒ３ｅｒ－Ｈ３ｅｒ－Ｈ３?ｓｒ－Ｈ３

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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)新的分子結(jié)構(gòu)和改變已有的結(jié)構(gòu)；另一種是對現(xiàn)有的膜材料進(jìn)行??改性，其中進(jìn)行改性的方法包括交聯(lián)和摻雜。摻雜是指往聚合物電解質(zhì)中摻雜其他材??料制備成電解質(zhì)膜的方法，分為有機(jī)－有機(jī)摻雜和有機(jī)－無機(jī)摻雜。摻雜法往往能使交??換膜同時(shí)具備兩種材料的優(yōu)良性能，從而改善純聚合物電解質(zhì)膜的一些缺陷，例如有??機(jī)－無機(jī)摻雜是指往高分子有機(jī)聚合物電解質(zhì)膜中添加無機(jī)粒子，使得所得到的膜結(jié)??合了有機(jī)材料和無機(jī)粒子的優(yōu)點(diǎn)，既具有高分子有機(jī)聚合物的延展性、導(dǎo)電性，又具??有無機(jī)粒子良好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]耐堿型燃料電池用陰離子交換膜的研究進(jìn)展[J]. 崔珺,趙帥,王璐璐,封瑞江.  應(yīng)用化工. 2016(05)
[2]燃料電池用陰離子交換膜的研究進(jìn)展[J]. 趙卓,吳愛華,欒勝基,于廣河,張春裕.  高分子通報(bào). 2015(08)
[3]聚吡咯/石墨型氮化碳復(fù)合材料的制備及其導(dǎo)電/電化學(xué)性能[J]. 盛維琛,吳萍,陳橋,陳彩鳳,陳斌.  江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(02)
[4]CS/PVA交聯(lián)復(fù)合膜的制備及其阻醇性和穩(wěn)定性[J]. 朱軍峰,張光華,王帆.  塑料. 2010(06)
[5]鈦酸鹽納米管的水熱合成及晶型研究[J]. 王竹梅,李月明,楊小靜,張玉平,廖潤華.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2007(02)
[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(jié)構(gòu)特征及成管機(jī)理[D]. 賈冉毅.陜西師范大學(xué) 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(xué) 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(xué) 2010



本文編號：2900925