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燃料电池质子交换膜的合成与性能研究

作　者: 常虹
导　师: 王哲
学　校: 长春工业大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 质子交换膜燃料电池复合膜聚偏氟乙烯
分类号: TM911.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 35次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章绪论  6-18
  1.1 引言  6
  1.2 燃料电池概述  6-9
  1.3 质子交换膜燃料电池  9-11
  1.4 直接甲醇燃料电池  11-12
  1.5 质子交换膜  12-16
  1.6 本论文选题的设计思想  16-18
第二章磺化聚芳醚酮砜/聚吡咯复合膜的制备与性能研究  18-26
  2.1 引言  18
  2.2 实验药品与试剂  18
  2.3 测试手段与表征方法  18-20
  2.4 复合膜的制备  20-21
  2.5 复合膜的表征  21-22
  2.6 复合膜的形貌  22
  2.7 复合物的性能  22-25
  2.8 本章小结  25-26
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  26-35
  3.1 引言  26
  3.2 试验原料与试剂  26
  3.3 复合膜的制备方法  26-27
  3.4 表征技术与测试手段  27
  3.5 复合膜的性能测试  27-34
  3.6 本章小结  34-35
第四章酸碱型"分子复合物"的合成  35-39
  4.1 引言  35
  4.2 试验原料与试剂  35
  4.3 测试仪器  35
  4.4 制备及表征  35-38
  4.5 膜的制备  38
  4.6 本章小结  38-39
结论  39-40
致谢  40-41
参考文献  41-45
作者简介  45
攻读硕士学位期间研究成果  45-46

燃料电池质子交换膜的合成与性能研究

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