基于联吡啶类阳离子聚合物的碱性阴离子交换膜的制备分析研究高分子材料学专业.docx
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1、目录中文摘要1Abstract2第一章绪论3Ll引言31.2碱性阴离子交换膜燃料电池(AEMFCS)3第二章实验部分52.1实验材料及实验仪器52.1.1实验材料52.1.2实验仪器52.2实验部分62.2.1合成小分子离子液体62.2.2合成阳离子聚合物92.2.3制备碱性阴离子交换膜H2.3表征及测试方法132. 3.1吸水率以及溶胀度133. 3.2离子交换能力144. 3.3热重量分析(TGA)和机械性能测试145. 3.4氢氧根传导率146. 3.5碱溶液中的化学稳定性15第三章结果与讨论153.1小分子耐碱测试153.2离子交换膜的基本表征183. 2.1离子交换膜的外观184.
2、2.2扫描电子显微镜图像(SEM)183.3 IEC、吸水率以及溶胀率193.4 热重量分析(TGA)和机械性能测试203.5 碱性阴离子交换膜的电导率21第四章结论22参考文献23致谢错误!未定义书签。中文摘要本文主要研究基于联毗咤类阳离子聚合物的碱性阴离子交换膜的制备与表征。我们合成了一系列不同碳链长度的毗I定类小分子离子液体,并通过核磁共振氢谱来对其结构进行表征同时探究小分子在碱溶液中的稳定性,根据耐碱性测试结果来合成对应碳链长度的联毗喔类阳离子聚合物并对其结构进行表征。通过联毗喔类阳离子聚合物与聚偏氟乙烯(PVDF)共混后浇筑成膜(AEMs)。通过SEM,TGA及拉伸测试仪等仪器对AE
3、Ms的形貌和性能进行了表征。结果发现,聚(癸基二澳化紫精)(PDVBr)与PVDF共混后的阴离子交换膜在80时电导率为64mS*cmL热稳定性能良好,具有较好的吸水率且溶胀率较低,有应用在燃料电池上的前景。关键词燃料电池,阴离子交换膜,化学稳定性,电导率AbstractThepreparationandcharacterizationofalkalineanionexchangemembranesbasedonbipyridine-likecationicpolymersarestudiedinthispaper.Wesynthesizedaseriesofsmallmoleculepyrid
4、ineionicliquidswithdifferentcarbonchainlengths,thestructurewascharacterizedbyNMRhydrogenspectraandthestabilityofsmallmoleculeinalkalisolutionwasstudied,andtheresultsofalkaliresistancetestwereusedtosynthesizebipyridinecationicpolymerscorrespondingtocarbonchainlengthsandtocharacterizetheirstructures.T
5、hecrosslinkedbipyridinecationicpolymersweremixedwithpolyvinylidenefluoride(PVDF)toformafilm(AEMs).ThemorphologyandpropertiesofAEMswerecharacterizedbySEM,TGAandmechanicalpropertiestest.ItturnsoutthatPoly(decylviologen)bromide(PDVBr)andPVDFcompositemembraneshowsthehydroxideconductivityis64mS*cm1at80,t
6、hemembranehasgoodthermalstability,goodwateruptakeandswellingislow,thereistheprospectofapplicationinfuelcell.KeywordsFuelcell,anionexchangemembrane,chemicalstability,conductivity第一章绪论1.l引言由于发展中国家人口的迅速增长以及机械化程度的不断提高,世界对能源需求在过去的几十年里一直在增长,这一增长要求我们必须开发新的能源技术。质子交换膜燃料电池(PEMFCS)因为其低排放量和高转换效率,在过去的几年中受到了关注12-
7、叫因为与内燃机相比,质子交换膜(PEMS)提高了能源效率和环境相容性。PEMFCs的技术可行性在很大程度上取决于PEMS及其性能,全氟磺酸膜(PFSA)以其良好的机械强度和化学稳定性被用在PEMFCS上作为电解质。然而高成本,高甲醇渗透性以及其在高温下的低电导率限制了它大范围的应用9】。目前正在研究的材料包括磺化聚苯乙烯皿、磺化聚(亚芳基酸碉产】、磺化聚酰亚胺悟和磺化聚(苯并咪P)14-均被认为有希望成为替代的PEM。阴离子交换膜燃料电池(AEMFCS)在许多方面优于质子交换膜燃料电池(PEMFCs),如燃料选择灵活性(如甲醇、乙醇、乙二醇等)、低腐蚀、高燃油效率、低阴极氧还原过电位和小的反应
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