堿性陰離子交換膜燃料電池（AEMFCs）因具備燃料選擇范圍廣、制造成本低和燃料滲透率低等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ娜剂想姵刂�。陰離子交換膜（AEMs）作為AEMFCs的核心組件,其性能優(yōu)劣直接決定著AEMFCs未來的發(fā)展前景。性能優(yōu)異的AEMs必須具備高離子電導(dǎo)率及良好的耐堿穩(wěn)定性/尺寸穩(wěn)定性,然而高離子電導(dǎo)率通常需要高離子交換容量（IEC）,這往往會(huì)使膜具有較高的吸水率和溶脹度,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成AEMs的破裂。因此,如何獲得兼具高離子電導(dǎo)率和優(yōu)異尺寸穩(wěn)定性的AEMs是目前所面臨的難點(diǎn)之一。本論文針對這一問題設(shè)計(jì)并制備了幾種綜合性能良好的AEMs,主要研究內(nèi)容如下:（1）首先采用活性陰離子聚合合成低分子量聚苯乙烯（hPS）,并對其與聚（苯乙烯-b-（乙烯-co-丁烯）-b-苯乙烯）（SEBS）分別進(jìn)行氯甲基化;之后將不同質(zhì)量比的兩者進(jìn)行溶液共混后加入交聯(lián)劑并采用溶液澆鑄法制膜;最后通過非均相季銨化和堿化反應(yīng)成功制得一系列SEBS/hPS復(fù)合型AEMs,并對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了測試表征,以探究hPS含量對AEMs微相結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明,隨著hPS含量的增加,AEMs中PS相的尺寸逐... 

【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)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 燃料電池
        1.1.1 燃料電池概述
        1.1.2 燃料電池的特點(diǎn)
        1.1.3 燃料電池的工作原理
        1.1.4 燃料電池的分類
    1.2 聚合物電解質(zhì)燃料電池
        1.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池
        1.2.2 陰離子交換膜燃料電池
    1.3 陰離子交換膜
        1.3.1 陰離子交換膜的導(dǎo)電機(jī)理
        1.3.2 陰離子交換膜面臨的問題
        1.3.3 陰離子交換膜的研究近況
    1.4 本課題立項(xiàng)依據(jù)及研究內(nèi)容
        1.4.1 立項(xiàng)依據(jù)
        1.4.2 研究內(nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)材料及性能表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 性能表征方法
        2.2.1 凝膠滲透色譜(GPC)
        2.2.2 核磁共振波譜(1H-NMR)
        2.2.3 紅外光譜(FT-IR)
        2.2.4 差式掃描量熱(DSC)
        2.2.5 吸水率(WU)和溶脹度(SR)
        2.2.6 離子交換容量(IEC)
        2.2.7 離子電導(dǎo)率(σ)
        2.2.8 機(jī)械性能
        2.2.9 熱失重(TGA)
        2.2.10 小角x射線衍射(SAXS)
        2.2.11 原子力顯微鏡(AFM)
        2.2.12 透射電鏡(TEM)
        2.2.13 耐堿穩(wěn)定性
3 SEBS/hPS復(fù)合型陰離子交換膜的制備及性能研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)過程
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料預(yù)處理
        3.2.2 低分子量h PS的合成
        3.2.3 氯甲基化SEBS(CM-SEBS)的合成
        3.2.4 氯甲基化h PS(CM-hPS)的合成
        3.2.5 SEBS/hPS復(fù)合型陰離子交換膜的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 聚合物的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 膜的IEC、WU、SR和 σ
        3.3.3 膜的機(jī)械性能
        3.3.4 膜的熱穩(wěn)定性
        3.3.5 膜的微相結(jié)構(gòu)表征
        3.3.6 膜的耐堿穩(wěn)定性
    3.4 本章小結(jié)
4 結(jié)晶型陰離子交換膜的制備及性能研究
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)過程
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料預(yù)處理
        4.2.2 氫化SBS(HSBS)的制備
        4.2.3 氯甲基化HSBS(CHSBS)的制備
        4.2.4 結(jié)晶型陰離子交換膜的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 聚合物的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 膜的IEC、WU、SR和 σ
        4.3.3 膜的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能
        4.3.4 膜的微相結(jié)構(gòu)表征
        4.3.5 膜的耐堿穩(wěn)定性
    4.4 本章小結(jié)
5 具有星型支化結(jié)構(gòu)的結(jié)晶型陰離子交換膜的制備及性能研究
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)過程
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料預(yù)處理
        5.2.2 星型HSBS的制備
        5.2.3 星型HSBS的氯甲基化
        5.2.4 具有星型結(jié)構(gòu)的結(jié)晶型陰離子交換膜的制備
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 聚合物的結(jié)構(gòu)表征
        5.3.2 膜的IEC、WU、SR和 σ
        5.3.3 膜的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能
        5.3.4 膜的微相結(jié)構(gòu)表征
        5.3.5 膜的耐堿穩(wěn)定性
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
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(xiàn)】：
期刊論文
[1]Synthesis and Properties of SEPS-g-PEO Copolymers with Varying Branch Lengths[J]. Zhong-Fu Zhao,Pei-Ying Liu,Chun-Qing Zhang,Wei Liu,Yan-Hui Wang,Tao Tang,Yi-Fu Ding,Yan-Dong Zhang,Fan-Zhi Meng.  Chinese Journal of Polymer Science. 2018(08)
[2]Benzimidazolium Functionalized Polysulfone-based Anion Exchange Membranes with Improved Alkaline Stability[J]. Yu Pan,Ting-Yun Wang,Xiao-Ming Yan,Xiao-Wei Xu,Qi-Dong Zhang,Bao-Lin Zhao,Issam El Hamouti,Ce Hao,Gao-Hong He.  Chinese Journal of Polymer Science. 2018(01)
[3]點(diǎn)擊化學(xué)法制備SBS-TMA型陰離子交換膜及其性能[J]. 王恩明,邱麗,杜海燕,于峰.  化工進(jìn)展. 2018(01)
[4]燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀與未來方向研究[J]. 管慶朋.  河南科技. 2018(01)
[5]內(nèi)燃機(jī)燃燒研究及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 王睿.  內(nèi)燃機(jī)與配件. 2017(03)
[6]陰離子交換膜的離子電導(dǎo)率和穩(wěn)定性影響因素及其研究進(jìn)展[J]. 尚蓓蓉,張楠楠,陳芳,馬曉燕,管興華.  高分子通報(bào). 2014(11)
[7]燃料電池研究進(jìn)展及發(fā)展探析[J]. 劉潔,王菊香,邢志娜,李偉.  節(jié)能技術(shù). 2010(04)
[8]內(nèi)燃機(jī)燃燒研究及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 黃佐華,蔣德明,王錫斌.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 2008(S1)

博士論文
[1]燃料電池用堿性聚合物電解質(zhì)研究[D]. 潘婧.武漢大學(xué) 2012

碩士論文
[1]新型陰離子交換膜的制備及性能研究[D]. 張?jiān)婗?東北大學(xué) 2014
[2]自交聯(lián)聚合物陰離子交換膜的制備及性能[D]. 候西鑫.大連理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3347864