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文檔簡介
1、作為眾多燃料電池中的一種,直接甲醇燃料電池(DMFCs)不僅擁有能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境友好、幾乎不排放氮氧化物和硫氧化物等特點,且體積小、結(jié)構(gòu)簡單,其燃料易于存儲及運輸。因此DMFCs在便攜式電源方面具有廣闊的應用前景,如手機、軍用蓄電池充電器等。目前質(zhì)子交換膜DMFCs已獲得軍用。然而仍然面臨兩大主要難題:一是陽極催化劑對甲醇氧化反應活性低;二是甲醇從陽極向陰極的透過率高,即膜的阻醇性能較差。研究表明:陰離子交換膜DMFCs在甲醇氧化動
2、力學和甲醇滲透方面有明顯的優(yōu)勢。本課題制備用于DMFCs的優(yōu)異新型陰離子交換膜,并對膜結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系進行初步探討。
陰離子交換膜的制備可以分為商業(yè)化膜的改性及合成新型結(jié)構(gòu)聚合物兩個途徑。本論文制備了一系列的陰離子交換膜。同時,基于公認的質(zhì)子交換膜的傳輸機理,提出了一種陰離子交換膜的傳輸機理。根據(jù)設(shè)想的陰離子交換膜傳輸機理,設(shè)計了一種聚砜類的新型結(jié)構(gòu)聚合物。采用直接縮聚合成了該系列高分子材料。通過溴化對高分子材料進行改
3、性,合成五甲基胍作為一種季銨化試劑繼續(xù)對材料進行改性。最后通過堿化、平板流延制備新型聚合物薄膜。在制備此類陰離子交換膜過程中,聚合物鏈間發(fā)生的自交聯(lián)反應對膜性能產(chǎn)生很大影響,不僅極大地提高了阻醇性能,達到10-9 cm-2·S-1數(shù)量級,在30℃時達到最低值:1.02×10-9cm-2·S-1,而且使膜具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。同時,膜具有良好的離子電導率,在30和80℃分別達到6.00×10-2 S·cm-1和13.00×10-
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