学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

磺化聚芳醚酮类质子交换膜材料的结构与性能研究

作　者: 李先锋
导　师: 那辉
学　校: 吉林大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 燃料电池发电聚芳醚酮质子交换膜结构与性能氧化剂膜材料磺化电化学氧化电化学还原转换装置
分类号: TB383.2
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 363次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

燃料电池（Fuel Cells）是一种新型的能量转换装置,其通过燃料（如H2）的电化学氧化和氧化剂（如O₂）的电化学还原直接产生电流。燃料电池与一般的原电池、蓄电池不同,它所需的电极反应活性物质并不贮存于电池内部,而是由电池外部供给。从理论上讲,只要外部连续地供给燃料,燃料电池也就可以不断输出电能。由于燃料电池发电不经过燃烧过程（即燃料电池不是一种热机）不受卡诺循环的限制,不仅具有很高的能量转换效率（理论上可大于80%）,且发电过程不会造成环境污染。所以燃料电池被公认为21世纪最有前途的清洁能源。质子交换膜燃料电池（PEMFC）,由于采用了固体电解质高分子膜作为电解质,因此具有能量转换率高,低温启动,无电解质泄露等特点,因此被公认为最有希望成为航天、军事、电动汽车和区域电站的首选电源。质子交换膜作为PEMFC的核心部件,起着阻隔燃料和氧化剂传递质子的作用。目前用得最多的是杜邦公司的全氟磺酸膜,即Nafion膜系列。虽然Nafion膜在电池的操作条件下,表现出了良好的性能。但作为质子交换膜以下几个缺点阻碍着它的商业化进程。（4）高成本。

全文目录

第一章绪论  8-46
  1.1 概述  8-9
  1.2 燃料电池的概况  9-14
    1.2.1 燃料电池的发展  9-11
    1.2.2 燃料电池的特点  11-12
    1.2.3 燃料电池的分类  12-14
  1.3 质子交换膜燃料电池  14-33
    1.3.1 质子交换膜燃料电池的发展历史  14-15
    1.3.2 质子交换膜燃料电池的基本原理  15-16
    1.3.3 质子交换膜在燃料电池中的作用以及PEMFC 对质子交换膜的要求  16-17
    1.3.4 现有的质子交换膜的发展历史及现状  17-20
    1.3.5 质子交换膜需改进的方面  20-28
    1.3.6 质子交换膜的结构与性能之间的关系  28-33
  1.4 聚芳醚酮(PAEK)  33-35
  1.5 磺化的聚芳醚酮  35-39
  1.6 展望  39-40
  1.7 本论文的设计思想  40-41
  1.8 参考文献  41-46
第二章:磺化聚芳醚酮的合成与表征  46-66
  2.1 引言  46
  2.2 仪器试剂  46-47
  2.3 表征技术与试验方法  47-48
  2.4 磺化单体的合成与表征  48-53
    2.4.1 磺化氟酮(Sodium 5,5’-carbonylbis(2-fluorobenzene sulfonate) 的合成与表征  48-50
    2.4.2 磺化二氟三苯二酮(1,4-bi(3-sodium sulfonate-4-fluorobenzoyl) benze)的合成与表征  50-53
  2.5 聚合物的合成与表征  53-65
    2.5.1 磺化聚醚醚酮的合成与表征  53-60
      2.5.1.1 聚合物(SPEEK1)的热性能  58-59
      2.5.1.2 聚合物的溶解性  59-60
    2.5.2 磺化聚醚醚酮酮(SPEEKK)的合成与表征  60-65
      2.5.2.1 磺化聚醚醚酮酮(SPEEKK)的合成与表征  60-63
      2.5.2.2 磺化聚醚醚酮酮的溶解性和热性能  63-65
  2.6 本章小结  65
  2.7 参考文献  65-66
第三章:磺化聚芳醚酮类聚合物膜的结构与形态研究  66-84
  3.1 引言  66
  3.2 实验部分  66-67
    3.2.1 膜的结构形态的表征手段  66-67
  3.3 聚合物膜形态  67-75
  3.4 聚合物膜的小角X 射线散射(SAXS)研究  75-81
    3.4.1 引言  75-76
    3.4.2 两相体系边界层厚度——Porod 关系  76-79
    3.4.3 粒子半径的计算-Guinier 方程  79-81
  3.5 本章小结  81-82
  3.6 参考文献  82-84
第四章:磺化聚芳醚酮类质子交换膜的性能研究  84-109
  4.1 引言  84
  4.2 磺化聚芳醚酮膜的制备与表征  84-89
    4.2.1 膜的制备  84
    4.2.2 膜的机械性能测试  84
    4.2.3 膜的吸水率的测试  84-85
    4.2.4 膜中水的脱附曲线(水在膜中的扩散系数)  85
    4.2.5 膜的离子交换容量(IEC)  85
    4.2.6 甲醇及质子在膜中的渗透系数  85-88
    4.2.7 质子传导率的测试  88
    4.2.8 聚合物膜的电池性能  88-89
  4.3 聚合物膜的机械性能  89-92
  4.4 聚合物膜的吸水性和离子交换容量  92-97
  4.5 甲醇和质子在质子交换膜中渗透性  97-101
  4.6 质子交换膜的质子传导性能  101-104
  4.7 质子交换膜在直接甲醇燃料电池中的应用  104-106
  4.8 本章小结  106-107
  4.9 参考文献  107-109
第五章:磺化聚芳醚酮复合膜在质子交换膜中的应用  109-135
  5.1 引言  109
  5.2 杂多酸/SPEEKK 复合膜的性能  109-117
    5.2.1 复合膜的制备和表征  110-111
    5.2.2 复合膜的形态  111-114
    5.2.3 XRD  114
    5.2.4 复合膜的热性能  114-115
    5.2.5 复合膜的吸水率和离子交换容量  115-116
    5.2.6 复合膜的质子传导性和甲醇的渗透性能  116-117
  5.3 SPEEKK/聚苯胺(PANI)复合膜的结构与性能研究  117-124
    5.3.1 SPEEKK/PANI 复合膜的制备和表征  118-119
    5.3.2 SPEEKK/PANI 复合膜的形态  119-121
    5.3.3 SPEEKK/PANI 复合膜的性能  121-123
    5.3.4 复合膜在DMFC 中的应用  123-124
  5.4 SPEEK/PPY 复合膜的制备与性能研究  124-132
    5.4.1 复合膜的制备  124-125
    5.4.2 复合膜的表征和性能  125-126
    5.4.3 SPEEK/Ppy 复合膜的表面形态  126-128
    5.4.4 复合膜的热性能  128-129
    5.4.5 复合膜的吸水率和离子交换容量  129-130
    5.4.6 复合膜的甲醇渗透和质子传导率  130-131
    5.4.7 复合膜的电池性能  131-132
  5.5 本章小结  132-133
  5.6 参考文献  133-135
第六章:结论  135-137
致谢  137-139
作者简历  139-140
发表文章  140-147
中文摘要  147-151
ABSTRACT  151-154

磺化聚芳醚酮类质子交换膜材料的结构与性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文