陰離子交換膜（AEM）是堿性聚合物電解池（APE）的關(guān)鍵部件,其影響著APE的效率和穩(wěn)定運行時間。AEM不僅具有隔絕陰陽兩極、阻隔氣體,還具有傳導(dǎo)離子的作用。近來,大量研究證明,AEM在堿性條件下存在著耐堿性差和離子傳導(dǎo)能力不足等問題。AEM主要由聚合物主鏈和離子交換基團組成,前者提供膜的機械強度,后者負責(zé)離子傳導(dǎo)。經(jīng)研究證明,含醚氧鍵的聚合物主鏈,如PSf和PPO等,在堿性條件下容易發(fā)生醚氧鍵斷裂反應(yīng),導(dǎo)致聚合物主鏈斷裂,嚴重影響膜的機械穩(wěn)定性,縮短其使用壽命;同時,相比于其他離子交換基團,哌啶基團因其獨特的六元環(huán)結(jié)構(gòu),具有較小的環(huán)張力和較高的過渡態(tài)能壘,表現(xiàn)出優(yōu)異的耐堿性和離子傳導(dǎo)能力。首先,選用SEBS材料作為聚合物主鏈,引入哌啶基團,制備了離子交換膜SEBS-Pi。用SEBS-Pi-73.4%材料作為電解池隔膜及離聚物,1 M KOH,50℃下,2.5 V時電池電流密度為866 mA cm^-2。在400 mA cm^-2下電池穩(wěn)定運行時間>100h,對應(yīng)電池電勢基本穩(wěn)定在2.1 V,表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能。但其在30℃下電導(dǎo)率僅為... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻綜述
    1.1 氫氣的制備方法
    1.2 電解水制氫
        1.2.1 水電解熱力學(xué)分析
        1.2.2 水電解電極反應(yīng)動力學(xué)分析
    1.3 電解水制氫分類
        1.3.1 堿性電解池
        1.3.2 質(zhì)子交換膜電解池
        1.3.3 固體氧化物水電解池
        1.3.4 堿性聚合物電解池
    1.4 APE隔膜研究進展
        1.4.1 多孔膜
        1.4.2 聚芳醚類均質(zhì)膜
        1.4.3 不含醚氧鍵類均質(zhì)膜
        1.4.4 其他隔膜
    1.5 本論文的研究內(nèi)容
2 哌啶功能化SEBS膜的制備及電解水性能
    2.1 實驗部分
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 氯甲基化SEBS（CMSEBS）
        2.1.3 CMSEBS膜的制備
        2.1.4 CMSEBS膜功能化
        2.1.5 表征方法與性能測試
        2.1.6 膜電極的制備（MEA）
        2.1.7 電池性能測試
    2.2 膜的性能
1H NMR和FT-IR">        2.2.1 ¹H NMR和FT-IR
        2.2.2 電導(dǎo)率,吸水率和溶脹率
        2.2.3 熱重分析和拉伸強度
        2.2.4 堿穩(wěn)定性測試
    2.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.1 膜電極MEA微結(jié)構(gòu)
        2.3.2 不同濃度電解質(zhì)下電池電化學(xué)性能測試
        2.3.3 不同溫度下電池電化學(xué)性能測試
        2.3.4 不同電壓下電池電化學(xué)性能測試
        2.3.5 電池穩(wěn)定性測試
    2.4 本章小結(jié)
3 聚亞芳基哌啶膜的制備及電解水性能
    3.1 實驗部分
        3.1.1 實驗藥品
        3.1.2 聚亞芳基哌啶材料（Mter-co-Mpi）的制備
        3.1.3 聚合物Mter-co-Mpi功能化
        3.1.4 QMter-co-Mpi膜的制備
        3.1.5 膜電極MEA的制備
        3.1.6 表征方法與性能測試
    3.2 膜的性能
1H NMR">        3.2.1 ¹H NMR
        3.2.2 膜的離子交換容量測試
        3.2.3 電導(dǎo)率測試
        3.2.4 吸水率和溶脹率
        3.2.5 膜的微觀結(jié)構(gòu)表征
        3.2.6 熱穩(wěn)定性分析
        3.2.7 機械強度測試
        3.2.8 堿穩(wěn)定性測試
    3.3 電化學(xué)性能測試
        3.3.1 膜電極MEA微結(jié)構(gòu)
        3.3.2 不同濃度電解質(zhì)下電池電化學(xué)性能測試
        3.3.3 不同溫度下電池電化學(xué)性能測試
        3.3.4 不同電壓下電池電化學(xué)性能測試
        3.3.5 電池電化學(xué)穩(wěn)定性測試
    3.6 本章小結(jié)
4 哌啶雙離子側(cè)基修飾聚亞芳基哌啶膜的制備及電解水性能
    4.1實驗
        4.1.1 實驗藥品
        4.1.2 離子液體的制備
        4.1.3 聚亞芳基哌啶聚合物的制備
        4.1.4 雙離子側(cè)基修飾聚亞芳基哌啶膜的制備
        4.1.5 膜電極MEA的制備
        4.1.6 表征方法與性能測試
    4.2 膜的性能
1H NMR">        4.2.1 ¹H NMR
        4.2.2 膜的離子交換容量測試
        4.2.3 電導(dǎo)率測試
        4.2.4 吸水率和溶脹率
        4.2.5 膜的微觀結(jié)構(gòu)表征
        4.2.6 熱穩(wěn)定性分析
    4.3 電化學(xué)性能測試
        4.3.1 膜電極MEA微結(jié)構(gòu)
        4.3.2 不同溫度下電池電化學(xué)性能測試
        4.3.3 不同電壓下電池電化學(xué)性能測試
        4.3.4 電池穩(wěn)定性測試
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點及展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]質(zhì)子交換膜水電解一體化析氧電極載體催化劑[J]. 劉園,賈豐春.  化工進展. 2015(01)

碩士論文
[1]柔性鏈對聚醚砜陰離子交換膜的性能影響[D]. 趙寶林.大連理工大學(xué) 2017
[2]固體聚合物電解質(zhì)水電解池及其膜電極的研究[D]. 鄒浩斌.華南理工大學(xué) 2016



本文編號：3107327