pga纳米纤维改性磺化聚醚砜质子交换膜的制备与性能研究

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1、ｉ１００５８．４；＾＾＾ＳＳ＾ｌｌＥ论文题目．ＰＧＡ纳米纤维改性横化聚礎祝．质携画备与額＾工讓：＾憂！＾＾！，———…ｎ方式＝Ｋ全曰制臟□轴ｑｉ女读旨卿名：胥师：导师：－－２２４２０１７０Ｂ期：；）医古邏隨：＃，ｍｍｍ９ｍＵｍ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作和取得的研究成果，除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或賴写讨的研巧成果，化不巧含为获得天津工业大学或其他教育机构的学位或一证书而使

2、用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名签字日期；＾＾年＾月心日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津工业大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津工业大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、汇编Ｗ供查网和借阅。同意学，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名；导师签名；Ｌ：＞批年日签字日期：１年

3、月么日签字日期］月少７＾＾学位论文的创新点一、基于对蛋白质传递质子现象的仿生理念，利用溶液喷射纺丝技术。制备了聚谷氨酸纳米纤维，实现了氨基酸的有序排列二、利用溶液浸溃的方法，将ＰＧＡ纳米纤维与ＳＰＥＳ复合构建了质子传输通道，制备了具有高效质子传递性能的质子交换膜。Ｈ、利用辅助电极法静电纺丝技术制备了取向ＰＧＡ纳米纤维，并一此构建了取向质子传输通道，进步提升了质子交换膜质子传递性能。摘要质子交换膜燃料电池一（ＰＥＭＦＣ）是种可Ｗ将化学能直接转换成电能的装一，其具有功率密度高、能源利用率高，置、

4、环保、启动快等优点是能源利用的一种新方式，。质子交换膜（ＰＥＭ）是其核私部件之起到传递质子和隔绝燃料的作用，其性能的优劣直接决定电池的性能。目前商业化的全氣横酸膜具有昂贵的成本，严重阻碍了质、高温低湿时较低的质子传导率、较高的甲醇渗透率等缺陷子交换膜燃料电池的广泛应用。因此高性能、高性价比质子交换膜的开发成为当前研巧热点，。近年来具有大出表面积、较高长径比、较好机械性能的纳米纤维，被许多科研工作者应用到质子交换膜中Ｗ提高质子交换膜的机械性能和质子传导性能１，通过引入聚谷氨酸纳米纤维来构建质子传。本论文＾＾

5、横化聚酸讽为基础输通道的方式制备高性能的质子交换膜。主要研巧内容如下：ＰＧＡ通过溶液喷射纺丝技术制备不同含量的纳米纤维，分析了牵伸风速和聚谷氨酸的含量对纤维成型的影响。通过ＦＥＳＥＭ测试、ＦＴ１Ｒ分析、ＸＰＳ分析和ＴＧＡ分析表明随着牵伸风速的增加纳米纤维的成型性逐渐增加，当牵伸风速过大时纤维缠结严重随着ＰＧＡ含量的增大纤维表面疵点增多，，；纤维直径增大热稳定性増加。通过电化学测试表明ＰＧＡ纳米纤维随着温度和湿度的升高纳米纤维的电导率逐渐增大，另外随着ＰＧＡ含，纤维电导率也逐渐增加量的增加。Ｓ通过溶液浸溃的

6、方法制备了不同聚谷氨酸纳米纤维含量的ＳＰＥ复合膜，复，Ｓ基质完全包覆两者相容性好合膜的表面平整致密纳米纤维被ＳＰＥ。ＴＧ测试结果显示，纳米纤维的加入复合膜具有足够的热稳定性适用于直接甲醇燃料电池质子交换膜。聚谷氨酸纳米纤维复合膜的吸水率随纤维含量的增大而增加，相比于ＳＰＥＳ膜，复合膜的吸水率得到了极大的改善，复合膜的溶胀率在合理范围内。通过引入纳米纤维成功构建了质子传输通道，并改善了ＳＰＥＳ膜的质子传导率，且复合膜的质子传导率随着纳米纤维含量的增加呈增加趋势－。ＳＰＥＳ３０复合质子°Ｉ交换膜的质子传导率

7、最好，在８０Ｃ时高达化２６１ＳｏｔＴ。所有复合膜的阻醇性能均优于纯ＳＰＥＳ膜，并且随着聚谷氨酸纳米纤维的增加甲醇渗透系数减小。同时４－３ＳＰＥＳ－３０具有最好的选择性其值为２９ｘｓｓｃｍ。．７２ｌ〇利用辅助电极法静电纺丝技术成功制备取向ＰＧＡ纳米纤维，通过溶液浸溃的方法，将纳米纤维与ＳＰＥＳ形成了复合质子交换膜。通过扫描电镜、ＸＰＳ、ＸＲＤ及ＴＧ测试表明取向ＰＧＡ纳米纤维成功制备，并且具有较好的取向性和热稳定性通过电化学性能测试表明所制备的取向ＰＧＡ纳米纤维复合膜具有较好的；１质子传到导性能，在复合膜的

8、取向方向上质子电导率在００％湿度和８（ＴＣ时为—ｉ０．３６８Ｓｃｍ。；关键词：；纳米纤维；溶液喷射纺丝静电纺丝横化聚趟讽交聚谷氨酸；；质子换Ａｂｓ化ａｃｔＰｒｏ１ｌｉｉｔｔｔ；ｏｎｅｘｃｈａｎ呂ｅ