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全氟磺酸质子交换膜的研究

作　者: 邢岳
导　师: 李培金
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料学
关键词: 全氟磺酸质子交换膜质子交换膜燃料电池流延法重铸膜复合膜 Nafion
分类号: TB43
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

全氟磺酸质子交换膜是一种固体聚合物电解质，具有化学稳定性和热稳定性好、电压降低、电导率高、机械强度高等优点，可在强酸、强碱、强氧化剂介质和高温等苛刻条件下使用，由于其自身所具有的上述特性，全氟磺酸质子交换膜不但被用作质子交换膜燃料电池的关键组件，而且还广泛地应用于氯碱工业、水电解制氢、电化学合成以及气体传感器等领域。本文通过流延法以及复合膜工艺，制得了满足燃料电池及其他电化学装置使用要求的全氟磺酸质子交换膜，并对其性能进行了研究。具体工作分为以下三个部分： 1．流延法制膜工艺及其性能的研究本课题借鉴相关的制膜工艺研究经验，采用流延法制备全氟磺酸质子交换膜，通过工艺路线的选择，制得了与进口挤出膜性能相近，且价格相对较低的质子膜，以解决国内燃料电池及氯碱工业研究和生产之急需。 2．质子交换膜的回收及其重铸膜性能研究利用自制的混合溶剂，对全氟磺酸质子交换膜边角料进行溶解，制得全氟磺酸树脂回收液，并用Nafion溶液对其性能进行改善，使制成的重铸膜与Nafion系列膜性能相当，从而大大降低了全氟磺酸质子交换膜的成本，在此基础上，将所得重铸膜应用于低温低压氢氧燃料电池中，并获得了较为满意的实验结果。 3．复合膜的制备及其性能研究以杜邦公司生产的Nafion溶液(5％)及全氟磺酸树脂回收液为主要原料，分别对Nafion／PTFE复合膜、回收液／PTFE复合膜的制造工艺北京化工大学硕士研究生学位论文及其性能进行了研究并取得一定的进展，制得了力学性能和电性能与杜邦Nafion膜接近的复合膜。

全文目录

第一章文献综述  10-26
  1.1 全氟磺酸质子交换膜简介  10-15
    1.1.1 全氟磺酸质子交换膜的发展历史  10-11
    1.1.2 全氟磺酸离子膜的工作原理  11-12
    1.1.3 Nafion中离子簇的形成机理  12-15
  1.2 全氟磺酸质子交换膜的应用  15-25
    1.2.1 在燃料电池中的应用  15-17
    1.2.2 在氯碱工业中的应用  17-19
    1.2.3 在有机电化学合成中的应用  19
    1.2.4 在乙烯传感器中的应用  19-20
    1.2.5 Nafion在光能转换过程的应用  20-21
    1.2.6 Nafion修饰电极及其在分析化学中的应用  21-25
  1.3 论文选题的目的及意义  25-26
第二章实验部分  26-29
  2.1 实验仪器及药品  26-27
    2.1.1 实验仪器  26
    2.1.2 实验药品  26-27
  2.2 实验方法  27-29
    2.2.1 流延法制全氟磺酸质子交换膜性能的测定  27
    2.2.2 重铸膜制备及其性能的测定  27-28
    2.2.3 复合膜的制备及其性能测定  28-29
第三章结果与讨论  29-49
  3.1 流延法制膜工艺及其性能的研究  29-36
    3.1.1 全氟磺酸质子交换膜现有成膜工艺及其突破  29-30
    3.1.2 流延法制膜工艺简图  30
    3.1.3 流延膜性能的测定  30-36
  3.2 质子交换膜的回收及其重铸膜性能研究  36-40
    3.2.1 回收料溶液的成膜性  36-37
    3.2.2 重铸膜性能的测定  37-40
  3.3 复合膜的制备及其性能研究  40-48
    3.3.1 复合膜的制备  41
    3.3.2 复合膜性能的测定  41-48
  3.4 进一步工作设想  48-49
第四章结论  49-50
参考文献  50-59
致谢  59-60
攻读学位期间发表的学术论文目录  60

全氟磺酸质子交换膜的研究

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