燃料电池质子交换膜的合成与性能研究

燃料电池质子交换膜的合成与性能研究

论文摘要

质子交换膜是燃料电池的核心组成部件,它不仅仅是阻隔燃料(氢气)和氧化剂(氧气)的电解质,更是起着将质子从膜的一侧传递到另一侧的双重作用。膜的性能直接影响着燃料电池的性能。目前,使用广泛的质子交换膜是Nafion膜,但是它成本高、而且甲醇渗透率高,特别是在工作温度高于80℃时,膜的质子传导率急剧下降限制了它的进一步发展。为了降低甲醇的渗透系数,本文以磺化聚芳醚酮砜为基体,通过原位聚合制备聚吡咯含量不同的复合膜。FTIR和SEM表明PPY成功地被引入到SPAEKS链中。通过对膜的性能测试发现PPY的引入,虽然使复合膜的质子导电率和甲醇渗透系数略有降低,但却提高了复合膜的热稳定性、保水能力、尺寸稳定性。采用共混的方式,制备了磺化聚芳醚酮砜/聚偏氟乙烯共混膜。FTIR和XRD证明了本实验制备了复合膜。通过对膜的性能测试,可以发现,PVDF的引入,提高了复合膜的热稳定性、吸水率,但当PVDF含量大于15%,膜的吸水率又随之降低。另外随着PVDF含量的增加,复合膜质子导电率也随之增加,当PVDF的含量为15%时,复合膜的质子传导率达到最高。通过重氮盐反应合成了一种新型的双酚单体,并对单体进行了表征。采用直接缩聚的方法,调整SDCDPS与DCDPS的比例,合成了具有不同磺化度的共聚物。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 燃料电池概述
  • 1.3 质子交换膜燃料电池
  • 1.4 直接甲醇燃料电池
  • 1.5 质子交换膜
  • 1.6 本论文选题的设计思想
  • 第二章 磺化聚芳醚酮砜/聚吡咯复合膜的制备与性能研究
  • 2.1 引言
  • 2.2 实验药品与试剂
  • 2.3 测试手段与表征方法
  • 2.4 复合膜的制备
  • 2.5 复合膜的表征
  • 2.6 复合膜的形貌
  • 2.7 复合物的性能
  • 2.8 本章小结
  • 第三章 磺化聚芳醚酮砜/聚偏氟乙烯复合膜的制备与性能研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 试验原料与试剂
  • 3.3 复合膜的制备方法
  • 3.4 表征技术与测试手段
  • 3.5 复合膜的性能测试
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 酸碱型"分子复合物"的合成
  • 4.1 引言
  • 4.2 试验原料与试剂
  • 4.3 测试仪器
  • 4.4 制备及表征
  • 4.5 膜的制备
  • 4.6 本章小结
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者简介
  • 攻读硕士学位期间研究成果
  • 相关论文文献

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