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&&&浏览历史优秀研究生学位论文题录展示磺化聚芳醚砜酮新型质子交换膜的制备与研究专　业: 化学工程关键词: 质子交换膜燃料电池 磺化聚芳醚砜酮 质子交换膜 共价交联 共混膜分类号: TM911.48形　态: 共 143 页　约 93,665 个字　约 4.48 M内容阅　读: 内容摘要质子交换膜 PEM 是质子交换膜燃料电池 PEMFC 的核心部件，不但要分隔燃料与氧化剂以避免直接接触，而且要承担传导质子的功能。其性能将直接影响 PEMFC的输出性能、能量转化效率和使用寿命等。为了克服当前以Nation膜为代表的商用质子交换膜热稳定性差、燃料渗透率高和成本高的缺点，本文使用新型的耐高温高分子材料，二氮杂萘聚芳醚砜酮 PPESK 为基材，通过硫酸/发烟硫酸均相磺化方法，制备磺化聚芳醚砜酮 SPPESK。优化了有机溶剂溶解一沉淀分离方法，有效地去除残留磺化剂，并有较高的收率 96%以上。为深入理解分离参数对分离过程的影响，建立了分离过程的数学模型，并利用实验数据进行参数回归，得到了合适的分离区域，有望用于指导类似的分离工作。采用溶液浇铸法制备 SPPESK 质子交换膜，考察了铸膜溶剂、凝固温度对成膜状态的影响。以 N-甲基吡咯烷酮 NMP 为铸膜溶剂、40-60 ℃为凝固温度的条件下制得了表面平整、厚度均匀的 SPPESK 质子交换膜，其具有很高的热稳定性T>300℃、适宜的水吸收率和溶胀度，并展示了出色的阻醇性能 甲醇渗透率为 Nation115 的1/32-1/42；尽管具有更大的质子迁移活化能，但其质子传导率仍比 Nation115 略低；成功进行了 H/O和 CHOH/O 单电池放电的初步实验研究，输出功率分别达到 426.0和 9.63 mW/cm。为提高 SPPESK 膜电性能，利用乙二醇、丙三醇或聚乙烯醇 PVA 作为交联剂，制备了相应的共价交联质子交换膜。与小分子乙二醇和丙三醇相比，聚合物 PVA 作为交联剂具有更低的交联温度和更高的交联膜的稳定性。由 PVA 与 SPPESK 形成的共价交联网络一方面增大了分子量，另一方面抑制了分子链的运动，使得交联膜具有适宜的水吸收的同时也具有良好的尺寸稳定性；由于具有更高的离子交换容量 IEC 和更大的酸度，也使得交联膜的电性能显著提高，可达SPPESK膜 DS：81% 的2倍。为克服共价交联质子交换膜脆性较大的问题，利用聚偏氟乙烯 PVdF 憎水以及相容性好等特点，制备了 PVdF/SPPESK 共混质子交换膜。在共混膜内 PVdF 与 SPPESK主链一起形成憎水网络，不但限制了膜的过度溶胀，而且 PVdF 柔韧的分子链也可以避免膜的脆性过大。共混膜也具有较高的质子传导率，可与 Nation115 相当..……全文目录文摘英文文摘引言1文献综述1.1燃料电池1.1.1燃料电池的特点1.1.2燃料电池的分类1.2质子交换膜燃料电池1.2.1结构与工作原理1.2.2燃料电池的优点和应用领域1.2.3关键材料与关键技术1.3质子交换膜及其研究进展1.3.1电池对质子交换膜的要求1.3.2全氟磺酸型质子交换膜1.3.3全氟磺酸型膜的改进1.3.4新型质子交换膜研制1.4 PPESK、SPPESK材料简介1.5论文的研究思路与组织结构2 SPPESK的合成、分离与表征2.1实验部分2.1.1实验材料、试剂与设备2.1.2分析仪器与方法2.1.3软件2.2溶解-沉淀法分离SPPESK2.2.1冰水沉淀法与溶解-沉淀分离方法2.2.2溶剂、沉淀剂的选择2.2.3沉淀剂与PPESK的配比acetone/PPESK对分离的影响2.2.4溶剂与PPESK的配比DMAc/PPESK对分离的影响2.2.5关于SPPESK分离的其他讨论2.3溶解-沉淀法分离SPPESK过程的数学模型2.3.1溶解-沉淀方法分离SPPESK的数学模型的基本假设2.3.2收率的溶解控制部分1-/s2.3.3收率的过滤控制部分1-/f2.3.4总收率方程的参数回归2.3.5总收率回归方程的应用与讨论2.3.6溶解-沉淀法分离SPPESK数学模型的实验验证2.4 SPPESK磺化度的测定2.4.1 H-SPPESK的磺化度测定2.4.2采用电导滴定法测试L-SPPESK的磺化度2.4.3采用离子交换法测试L-SPPESK的磺化度2.4.4采用元素分析测定SPPESK的磺化度2.5 SPPESK合成与表征2.5.1反应时间对SPPESK磺化度的影响2.5.2反应温度对SPPESK磺化度的影响2.5.3磺化剂与PPESK的配比对SPPESK磺化度的影响2.5.4磺化剂强度对SPPESK磺化度的影响2.5.5 SPPESK的FTIR表征2.5.6 SPPESK的1HNMR表征2.6小结3 SPPESK质子交换膜的制备与性能研究3.1实验部分3.1.1实验材料、试剂与设备3.1.2分析仪器与方法3.1.3 SPPESK质子交换膜的制备3.1.4 SPPESK质子交换膜的H2/O2单电池测试3.1.5 SPPESK质子交换膜的CH3OH/O2单电池测试3.2 SPPESK质子交换膜的制备与性能研究3.2.1制备SPPESK质子交换膜的铸膜溶剂与凝固温度3.2.2铸膜液浓度与刮膜间距对SPPESK膜厚度的影响3.2.3 SPPESK的热稳定性3.2.4 SPPESK质子交换膜的水吸收与溶胀3.2.5 SPPESK质子交换膜的电性能3.2.6 SPPESK质子交换膜的甲醇渗透率3.2.7 SPPESK质子交换膜的H2/O2单电池性能初步测试3.2.8 SPPESK质子交换膜的CH3OH/O2单电池性能初步测试3.3小结4 PVA/SPPESK共价交联质子交换膜的制备与性能研究4.1实验部分4.1.1实验材料、试剂与设备4.1.2分析仪器与方法4.1.3膜的制备与交联4.2 PVA/SPPESK共价交联质子交换膜的表征与性能研究4.2.1乙二醇、丙三醇和PVA作为交联剂的比较4.2.2 Cr P-S交联膜的溶液/溶剂稳定性4.2.3 PVA/SPPESK 膜交联前后的离子交换容量与硫元素分析4.2.4 Cr P-S交联膜的红外表征4.2.5 Cr P-S交联膜的热稳定性4.2.6 Cr P-S交联膜的XRD分析4.2.7 Cr P-S交联膜的形态4.2.8 Cr P-S交联膜的水吸收与溶胀4.2.9 Cr P-S交联膜的电性能4.3小结5 PVdF/SPPESK共混质子交换膜的制备与性能研究5.1实验部分5.1.1实验材料、试剂与设备5.1.2分析仪器与方法5.1.3共混膜的制备5.2聚偏氟乙烯/磺化聚芳醚砜酮共混质子交换膜的表征与性能研究5.2.1 SPPESK磺化度的选择5.2.2 PVdF/SPPESK共混膜的红外表征5.2.3 PVdF/SPPESK共混膜的热稳定性5.2.4 PVdF/SPPESK共混膜的XRD分析5.2.5 PVdF/SPPESK共混膜中PVdF的结晶度5.2.6 PVdF/SPPESK共混膜的形态5.2.7 PVdF/SPPESK共混膜的水吸收与溶胀5.2.8 PVdF/SPPESK共混膜的电性能5.3小结结论创新点摘要参考文献附录相似论文,76
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> TM911.48 > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 化学电源、电池、燃料电池
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氧化石墨烯 ／笼型聚倍半硅氧烷星型嵌段共聚物复合质子交换膜的制备与性能
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北京化工大学硕士研究生学位论文 燃料电池用全氟磺酸质子交换膜的性能研究 摘要 质子交换膜是质子交换膜燃料电池 Proton Membrane Exchange
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