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《武汉理工大学》 2011年
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离子液体掺杂磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备与研究

易施政  
【摘要】:质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)由于其具有能量转换效率高和无污染等优点而在汽车和固定电站电源方面有着广泛的应用前景。提高燃料电池工作的温度可以解决催化剂毒化、简化水热管理和改善电池阴阳极的电化学反应动力学;而传统的质子交换膜材料(Nafion)由于其制造成本偏高、质子传导能力严重依赖于水分和较低的玻璃化温度等缺点限制了其在高温燃料电池中的应用;因此,开发出一种新型的适于高温下使用的质子交换膜材料成为实现燃料电池高温运行的关键,基于此,本文通过合成可控的磺化聚醚醚酮、制备出离子液体掺杂的复合质子交换膜,并对不同离子液体含量、成膜工艺等因素进行研究,此外也对高温下的质子传导机理进行初步的分析,得到以下结论: 1)合成了磺化度可控的SPEEK,通过对其性能的测试,发现其在高温下具有较好的热稳定性能和机械性能;制备了出不同类型的SPEEK/ILs复合膜,对其性能进行测试后发现:离子液体含量在60Wt%时,复合膜表现出较好的质子传导性能和机械强度;对复合膜表面电势(EFM)进行表征,发现在膜表面存在电势差,这是由吸附在膜表面的自由电荷所产生的,由于电势差的存在,为膜的质子传导提供了动力源泉; 2)流失实验发现:流失之后的复合膜的质子传导性能会急剧下降,其微观结构也会发生较大改变,流失率与咪唑环上的取代基有关,取代基的链长越长,流失率越小,癸基(C8)的流失率会好于丁基(C4),由于SPEEK/ILs复合膜是设计在高温下使用的,因此,离子液体随电化学反应生成水而流失现象预计不太严重,其在高温燃料电池中的流失有待进一步实验验证。 3)对于SPEEK/ILs膜质子输运机理,包含了两种输运机理:在低温下或者水分子存在的时候,会以Grutthuss机理为主,而当温度越高或者水分子不存在时,质子输运机理以车载机理为主导。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM911.4

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【参考文献】
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1 许乐波;郭强;;燃料电池用磺化聚醚醚酮薄膜的研究进展[J];材料导报;2006年S1期
【共引文献】
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1 浦鸿汀,刘启志;直接甲醇燃料电池用Nafion膜的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2005年03期
2 卢艳华;陈建敏;周惠娣;;聚苯并咪唑的化学改性及其应用[J];材料导报;2009年07期
3 浦鸿汀,侯继斅,杨正龙;有机/无机纳米复合质子交换膜的研究进展[J];材料科学与工程学报;2005年01期
4 Jens Oluf Jensen,Pernille P. Noyé,Niels J. Bjerrum;Proton Exchange Membranes for Fuel Cells Challenges and Recent Developments[J];复旦学报(自然科学版);2005年05期
5 方勇;苗睿瑛;王同涛;王新东;方世璧;;直接甲醇燃料电池用聚合物质子交换膜的研究进展[J];高分子学报;2009年10期
6 薛艳红;傅荣强;徐铜文;;磺化聚醚醚酮与壳聚糖共混制备直接甲醇燃料电池用质子交换膜[J];高分子学报;2010年03期
7 马恒宇;谢富丞;田野;王晓琳;;气息图案法制备规整多孔薄膜的研究进展[J];高分子通报;2011年02期
8 刘卫东;伍勇;;基于有机自组织的质子传导材料研究进展[J];功能材料与器件学报;2011年01期
9 田野,施艳荞,丁怀宇,曾一鸣,矫庆泽,王晓琳;水蒸汽辅助法制备PLLGA蜂窝状多孔膜[J];功能高分子学报;2005年03期
10 袁媛;史子兴;印杰;;含有吡啶环的可溶型聚苯并咪唑共聚物的合成及表征[J];功能高分子学报;2009年01期
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1 陶长元;刘弘炜;杜军;刘作华;唐金晶;;水滴模板法制备蜂窝状结构多孔膜的研究进展[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(6)[C];2007年
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1 孙巍;基于水滴模板法构建微纳复合功能界面的研究[D];浙江大学;2010年
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3 许颖;聚砜类微孔膜的制备、结构控制与应用[D];浙江大学;2006年
4 刘翠华;超支化聚合物的合成及其超分子封装和超分子自组装研究[D];上海交通大学;2007年
5 李伟;应用图案化表面去润湿现象构筑微观有序结构[D];吉林大学;2007年
6 王赪胤;共聚物自组装微孔膜的制备与性质研究及其在电化学传感器中的应用[D];扬州大学;2007年
7 任志宇;胶体晶体辅助构筑有序微结构[D];吉林大学;2008年
8 马旭辉;三苯基氧膦磺酸质子交换膜的制备与表征[D];上海交通大学;2008年
9 薛艳红;面向能源和环境应用的高分子膜制备基础研究[D];中国科学技术大学;2009年
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1 梁家鹏;新型聚苯并咪唑的制备与表征[D];北京化工大学;2011年
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3 周桂娥;聚合物乙基纤维素膜材料研制及高效液相色谱法在其性能研究中的应用[D];安徽大学;2003年
4 范大伟;水表面聚钼酸盐{Mo_(72)Fe_(30)}/DODMA有序结构材料的制备[D];山东大学;2007年
5 宋丽艳;耐高温材料聚苯并咪唑的合成与表征[D];江西师范大学;2007年
6 刘弘炜;水滴模板法制备蜂窝状微孔膜的研究[D];重庆大学;2007年
7 唐艳芳;聚苯并咪唑固体电解质材料的研究[D];东华大学;2009年
8 肖卫涛;自组装法制备含氟聚合物孔材料[D];河南大学;2009年
9 周娟;含磺酸基杂萘联苯聚芳醚酮质子交换膜材料的研究[D];大连理工大学;2009年
10 李雷;DMFC用增强型质子交换膜的制备研究[D];中南大学;2009年
【二级参考文献】
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1 刘盛洲,王烽,陈天禄;高磺化度芳香聚醚醚酮的合成与表征[J];高等学校化学学报;2001年03期
2 刘晨光,那辉,赵成吉,吴忠文;一种新型磺化聚醚醚酮的合成、表征和性能[J];高等学校化学学报;2004年12期
3 李磊,许莉,王宇新;磺化聚醚醚酮膜的制备及其阻醇和质子导电性能[J];高分子学报;2003年03期
4 沈春辉,唐浩林,潘牧,袁润章;燃料电池用非氟复合质子交换膜的研究进展[J];精细化工;2004年S1期
5 宋文生,李磊,王宇新,许莉;磺化聚醚醚酮与聚砜共混膜导电与传质特性研究[J];膜科学与技术;2004年03期
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1 许乐波;郭强;;燃料电池用磺化聚醚醚酮薄膜的研究进展[J];材料导报;2006年S1期
2 高平;杨玉国;阎新宝;李渤;朱红;;磺化聚醚醚酮共混膜的制备及其特性的研究[J];化工时刊;2006年10期
3 宋会平;郭强;许乐波;;直接甲醇燃料电池用磺化聚醚醚酮质子交换膜[J];材料科学与工艺;2008年03期
4 陈晓勇;;燃料电池用质子交换膜[J];化学推进剂与高分子材料;2009年03期
5 卢婷利,梁国正,宫兆合;燃料电池质子交换膜中物质传导过程探讨[J];化工新型材料;2002年11期
6 许乐波;郭强;宋会平;;燃料电池质子交换膜电导与阻醇性能测试方法研究[J];理化检验(物理分册);2006年04期
7 李跃龙;;燃料电池用质子交换膜的研究进展[J];山东化工;2007年12期
8 薛艳红;傅荣强;徐铜文;;磺化聚醚醚酮与壳聚糖共混制备直接甲醇燃料电池用质子交换膜[J];高分子学报;2010年03期
9 李爱元;张宏伟;张慧波;孙向东;;燃料电池用磺化聚芳醚酮质子交换膜改性的研究进展[J];化工新型材料;2010年12期
10 于景荣,衣宝廉,韩明,程晓亮,邵志刚,张景新;高性能质子交换膜燃料电池[J];电化学;1999年04期
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1 张华民;邢丹敏;衣宝廉;;燃料电池用质子交换膜的研究开发[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
2 段世杰;毛宗强;;质子交换膜的研究进展[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
3 周震涛;何燕;;直接甲醇燃料电池非磺酸化质子交换膜的研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
4 徐维林;陆天虹;邢巍;;低甲醇透过质子交换膜的研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
5 余军;潘牧;袁润章;;质子交换膜燃料电池用Nafion/SiO_2复合膜结构性能研究[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
6 谢丽青;孙超;岳宝华;严六明;;有机膦酸和1H-1,2,3-三唑酸-碱复合体系中的质子迁移[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
7 张杨;邵柯;李洪涛;张刚;;新型交联磺化聚醚醚酮的合成[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
8 赵成吉;那辉;;层状自组装应用于磺化聚芳醚酮类质子交换膜的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
9 刘珊珊;肖立奇;唐浩林;王晓恩;潘牧;;燃料电池用磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
10 刘珊珊;肖立奇;唐浩林;王晓恩;潘牧;;燃料电池用磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
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1 刘霞;让质子“跑”得更快[N];科技日报;2010年
2 于洋 张兆军;直接甲醇燃料电池技术获多项突破[N];科技日报;2011年
3 王江霞;直接甲醇燃料电池技术获多项突破[N];中国石化报;2011年
4 于洋;直接甲醇燃料电池研究取得成果[N];中国化工报;2011年
5 记者 冯海波;解决燃料电池高成本问题[N];广东科技报;2009年
6 通讯员 曹霞 张金萍 本报记者 罗冰;科技亦庄引领国际高端产业新城[N];科技日报;2009年
7 大海;2004冷燃烧[N];计算机世界;2003年
8 ;电动汽车发展简介[N];科技日报;2002年
9 姜虹;燃料电池为绿色奥运提供清洁能源[N];中国化工报;2002年
10 ;我国投资亿元 研究绿色环保汽车的燃料电池[N];中国高新技术产业导报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李洪涛;高阻醇性质子交换膜的制备与膜性能的研究[D];吉林大学;2011年
2 王静;用于直接甲醇燃料电池的交联型质子交换膜的制备与膜性能的研究[D];吉林大学;2012年
3 曾松军;新型聚倍半硅氧烷基酸—碱无水质子交换膜的制备与性能研究[D];湖南大学;2011年
4 张杨;用于直接甲醇燃料电池的新型磺化聚芳醚酮质子交换膜材料的制备与性能研究[D];吉林大学;2011年
5 郭梅梅;磺化聚芳醚质子交换膜材料的设计及性能研究[D];吉林大学;2010年
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7 毕慧平;燃料电池用质子交换膜制备与性能研究[D];南京理工大学;2010年
8 高启君;DMFC用改性磺化聚醚醚酮质子交换膜的研究[D];天津大学;2009年
9 任素贞;直接甲醇燃料电池用新型质子交换膜的研究[D];大连理工大学;2006年
10 张海秋;复合型质子交换膜的结构与性能研究[D];吉林大学;2009年
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1 易施政;离子液体掺杂磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备与研究[D];武汉理工大学;2011年
2 王正帮;纳米纤维增强全氟磺酸质子交换膜的制备技术与复合原理[D];武汉理工大学;2011年
3 王伟;质子交换膜杂质的电化学阻抗检测及其质子化[D];武汉理工大学;2011年
4 陈继威;高温低湿离子液体基聚芳醚质子交换膜的研究[D];大连理工大学;2010年
5 张莎;多嵌段型磺化聚芳醚砜质子交换膜的制备及性能研究[D];南京理工大学;2010年
6 李俊升;热处理及纤维增强NAFION膜研究[D];武汉理工大学;2010年
7 叶恭博;多面体硅氧烷接枝氮杂环在高温质子交换膜中的应用[D];武汉理工大学;2011年
8 刘丹;磺化聚酰亚胺/二氧化硅杂化质子交换膜的制备与性能研究[D];东北师范大学;2010年
9 袁森;新型磺化聚酰亚胺质子交换膜及新型聚苯并咪唑阴离子交换膜的制备和性能研究[D];上海交通大学;2011年
10 付永柱;燃料电池用质子交换膜的结构和性能研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
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