碱性膜燃料电池用新型聚苯醚阴离子交换膜制备和表征

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1、北京化工大学硕士学位论文学位论文数据集中图分类号0621学科分类号150．20论文编号1001020131032密级无学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名杨起涛学号2010001032获学位专业名称理学硕士获学位专业代码0703课题来源自然科学基金项目研究方向功能有机材料论文题目碱性膜燃料电池用新型聚苯醚阴离子交换膜的制备与表征关键词PPO，N．甲基咪唑，阴离子交换膜，燃料电池论文答辩日期2⋯年5月2叶日·论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师韩克飞副教授北京化工大学功能有机、应用化学评阅人1朱红教授北京化工大学有机化学、

2、应用化学评阅人2汪中明副教授北京化工大学功能有机、应用化学评阅人3评阅人4评阅人5撇员会拂杨文胜教授北京化工大学无机化学答辩委员1汪乐余教授北京化工大学分析化学答辩委员2杜振霞教授北京化工大学分析化学答辩委员3贾建光教授北京化工大学物理化学孙芳答辩委员4副教授北京化工大学有机化学(秘书)答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745—9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要碱性膜燃料电池用新型聚苯醚阴离子交换膜的制备与

3、表征燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置，具有能量密度高、燃料多样、对环境友好、方便携带等优点，有着广泛的应用前景。阴离子交换膜是碱性膜燃料电池的重要组成部件之一。本论文的研究工作主要为制备和表征具有良好电学性能、化学稳定性、力学性能的新型聚苯醚阴离子交换膜，主要工作如下：1、制备了阳离子化咪唑筠聚2，6一二甲基．1，4一苯醚阴离子交换膜，并对其性能进行了表征。以聚2，6．二甲基．1，4．苯醚为原料，经N．溴代丁二酰亚胺进行溴取代后，与N．甲基咪唑按不同投料比进行反应，制备了一系列阳离子化咪唑筠聚2,6．二甲基．1，4．苯醚树脂，对溴代聚2

4、,6一二甲基．1，4．苯醚、阳离子化咪唑筠聚2,6．二甲基．1，4．苯醚进行了ATR．IR、1HNMR表征。用溶液浇注的方法制备了阳离子化咪唑筠聚2,6一二甲基．1，4一苯醚膜。通过交流阻抗、拉伸实验和热重分析等手段考察了膜的电化学性能、力学性能、热稳定性、抗碱性等各项性能。测试结果显示该系列膜的离子交换容量最高达到了1．52mmolg～，OH。传导率最高为36．8mScm～，电化学性能良好。膜的初始分解温度达到了170℃，高于普遍运用在阴离子交换膜中的季铵基团(120℃)。在2molL。的NaOH溶液中浸泡192h后，传导率下降最多为25％，表现出良好的化学稳定性。北京化工大学硕士学

5、位论文2、制各并表征了以阳离子化咪唑筠聚2,6．二甲基．1，4．苯醚与聚乙烯醇为原料共混的阴离子交换膜。将阳离子化咪唑筠聚2，6．二甲基一l，4．苯醚按不同比例与聚乙烯醇进行溶解共混，采用溶液浇注法制备了一系列共混阴离子交换膜。通过扫描电子显微镜、交流阻抗、拉伸实验和热重分析等手段考察了膜的微观形貌及各项性能。测试结果表明共混后的膜具有平整均一的外观形貌，阳离子化咪唑翰聚2,6．二甲基．1，4．苯醚与聚乙烯醇表现出了良好的相容性，离子交换容量最高为1．43mmolg～，OH‘传导率达到了49．1mScm一，同时具备了较好的力学。114i1--厶匕日匕及化学稳定性。3、制备了交联型阳离子

6、化咪唑箱聚苯醚阴离子交换膜，并对其性能进行了表征。将溴代聚2,6．二甲基．1，4．苯醚与N，N，Nf，Nt．四甲基一l，6．己二胺按不同比例进行部分季铵化交联反应后得到的树脂再与N．甲基咪唑进行反应，得到了部分交联的树脂，并对树脂进行了ATR—IR、1HNMR结构表征。经溶液浇注后得到了一系列交联阴离子交换膜。采用交流阻抗、拉伸实验和热重分析等手段考察了膜的各项性能。测试结果显示离子交换容量最高为1．48mmolg～，OH。传导率达到了54．6mScm～，具备了良好的综合性能。关键词：PPO，N．甲基咪唑，阴离子交换膜，燃料电池摘要NOVELPOLY(2，6-DIMETHYL-1，4-

7、PHENYLENEOXIDE)ANIoN。EXCHANGEMEMBRANESFoRALKALINEFUELCELLS：PREPARATIoNANDCHARACTERIZATIONABSTRACTFuelcellisakindofdevicethatcandirectlyconvertchemicalenergystoredinthefuelandoxidantintoelectricalpowerthroughelectrochemicalre