作為一種新型能源方式,質子交換膜燃料電池(PEMFC)由于其低污染、高能量轉化率的特點受到了研究者們的廣泛重視。而作為其核心部件的質子交換膜(PEM),它的性能好壞直接影響PEMFC的整體性能。經過多年的探索,目前的研究方向主要在于提升PEM的使用溫度,因為操作溫度的提升不僅可以有效地降低PEMFC的運行成本,而且能夠避免低溫工作可能帶來的催化劑中毒以及氣體滲透等問題。膦酸憑借其獨特的酸堿兩性性質,被廣泛地應用于高溫PEM的研究。以膦酸作為質子傳導單元的PEM能夠在高溫下發(fā)揮良好的導電性能,但是也普遍存在低溫電導率低,成膜困難以及力學性能差的問題;而且高溫膜在啟動及低溫下運行時需要一定的熱機時間才能正常工作,影響了效率。因此,本文希望制備出一種不依賴于溫度,在高低溫下均能夠正常運行的PEM。本論文采用環(huán)氧開環(huán)反應將氨基三甲叉膦酸(ATMP)以共價鍵的形式鍵合到2-(3,4環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷(EHTMS)上,并用磺化聚醚醚酮(SPEEK)加以復合;同時利用EHTMS的自水解交聯反應,在SPEEK基體中形成連續(xù)的Si-O-Si交聯網絡。排除游離膦酸的影響,根據ATMP、EHTMS...

【文章頁數】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 燃料電池
        1.1.1 燃料電池的概述
        1.1.2 燃料電池的分類與應用
    1.2 質子交換膜燃料電池
        1.2.1 質子交換膜燃料電池概述
        1.2.2 質子交換膜燃料電池的工作機理
        1.2.3 質子交換膜的質子傳遞機理
        1.2.4 質子交換膜燃料電池的商業(yè)化
    1.3 質子交換膜的研究進展
        1.3.1 磺化聚合物質子交換膜
            1.3.1.1 全氟磺酸膜及其改性
            1.3.1.2 磺化聚合物膜及其改性
        1.3.2 磷(膦)酸化質子交換膜
        1.3.3 磷(膦)酸化、磺化聚合物復合質子交換膜
    1.4 研究意義和內容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內容
第2章 膦酸功能化硅氧烷/SPEEK質子交換膜的制備及結構分析
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑與儀器
        2.2.2 實驗原理
        2.2.3 溶劑以及原材料配比的選擇
        2.2.4 實驗步驟
            2.2.4.1 SPEEK的制備
            2.2.4.2 膦酸功能化硅氧烷的制備
            2.2.4.3 膦酸功能化硅氧烷/SPEEK質子交換膜的制備
    2.3 結構及形貌表征
        2.3.1 傅里葉變換紅外光譜表征
        2.3.2 X-射線衍射表征
        2.3.3 形貌表征
    2.4 結構分析
        2.4.1 紅外光譜(FTIR)分析
        2.4.2 X-射線衍射分析
        2.4.3 形貌分析
    2.5 本章小結
第3章 膦酸功能化硅氧烷/SPEEK質子交換膜的性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
    3.3 性能表征
        3.3.1 離子交換容量(IEC)
        3.3.2 溶脹度(SD)測試
        3.3.3 吸水率(WC)測試
        3.3.4 熱穩(wěn)定性表征
        3.3.5 抗氧化性表征
        3.3.6 機械性能表征
        3.3.7 質子電導率表征
        3.3.8 保水性能表征
        3.3.9 單電池性能表征
    3.4 性能分析
        3.4.1 離子交換容量(IEC)分析
        3.4.2 溶脹度(SD)和吸水率(WC)分析
        3.4.3 熱穩(wěn)定性分析
        3.4.4 抗氧化性分析
        3.4.5 機械性能分析
        3.4.6 質子電導率及保水性分析
        3.4.7 單電池性能分析
    3.5 本章小結
第4章 結論與展望
    4.1 結論
    4.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間所發(fā)表的論文及專利



本文編號：3845847