交联及复合交联型乙烯基加成聚降冰片烯基阴离子交换膜的制备与性能

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ms45574511
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
燃料电池作为一种新型能源转换装置,可直接将燃料和氧化剂的化学能转化为电能。而阴离子交换膜(AEMs)作为燃料电池中的核心部件,很大程度上决定了电池的使用寿命和综合性能。目前高性能燃料电池用AEMs的制备仍面临严峻挑战。一方面需解决AEMs离子传导率和耐碱稳定性之间的矛盾问题,从而协调改善AEMs的电化学性能。另一方面需在提高离子交换容量的同时降低溶胀度,提高其尺寸稳定性。针对以上问题,本文设计合成了可后功能化的加成型降冰片烯基嵌段共聚物,并采用双咪唑离子液体交联、原位溶胶凝胶以及PTFE复合的策略,制备交联及复合交联型AEMs。具体工作如下:(1)采用后过渡金属催化剂体系(η~3-allyl)Pd(PPh3)Cl/Li[B(C6F5)4]·2.5Et2O(Li[FABA]),催化5-降冰片烯-2-亚甲基己基醚(NB-MHE)和5-降冰片烯-2-亚甲基-(6-溴己基)醚(NB-O-Br)的可控加成共聚合,得到可后功能化的乙烯基加成型降冰片烯嵌段共聚物aP(NB-O-Br-b-NB-MHE)。以1,6-双(2-甲基咪唑)己烷(Bis-Me Im)作为交联剂,通过调节Bis-Me Im的含量,制备一系列不同交联度的阴离子交换膜CL-aP(NB-O-Br-b-NB-MHE)。得到的加成型聚降冰片烯基AEMs具有良好的热稳定性,初始热分解温度约为250 oC。所制备的交联膜展现了适中的吸水率和较低的溶胀度。膜内交联网络结构的形成能够有效抑制过度吸水,使其更适宜于电解质隔膜的实际应用。从AFM相图中可以观察到明显的微相分离结构。通过轻度交联结构的设计,提高了AEMs的尺寸稳定性,同时能够保持较高的离子传导率(85.07 m S cm-1,80 oC)和耐碱稳定性。选用CL5-aP(NB-O-Br-b-NB-MHE)所组装的H2/O2燃料电池的单电池测试中,峰值功率密度为177 m W cm-2。(2)采用原位溶胶凝胶技术和复合膜技术相结合的策略,进一步提高AEMs的电化学性能,同时改善加成型聚降冰片烯基AEMs的加工性。利用后过渡金属催化剂体系(η~3-allyl)Pd(PPh3)Cl/(Li[FABA]),催化5-降冰片烯-2-亚甲基环氧丙基醚(NB-MGE)与NB-MHE的加成嵌段共聚合,得到环氧功能化的降冰片烯基嵌段共聚物aP(NB-MGE-b-NB-MHE)。设计合成一种新型的双(硅氧烷咪唑)离子液体B(Im PS)作为前驱体,并制备一系列不同溶胶凝胶化程度的微孔PTFE/双(硅氧烷咪唑)功能化聚降冰片烯复合碱性阴离子交换膜PTFE/CL-aP(NB-MGE-b-NB-MHE)。SEM结果表明功能化降冰片烯基共聚物CL-aP(NB-MGE-b-NB-MHE)完全填充到PTFE微孔中,二者复合效果良好。所制备的复合膜具有优异的热稳定性,初始热分解温度高于260 oC。此外,膜内Si-O-Si三维交联网络结构的形成以及PTFE复合的作用协同调节AEMs内的水含量,抑制膜的过度溶胀,且机械性能显著提高。PTFE微孔膜增强材料的使用大大减薄了薄膜厚度,有效降低电池内阻,同时降低了材料成本。其中PTFE/CL40-aP(NB-MGE-b-NB-MHE)的离子传导率最高(74.40 m S cm-1,80 oC),且具有较强的耐碱稳定性,在1 M Na OH溶液中浸泡500 h以上仍能保留91%以上的初始离子传导率。由PTFE/CL40-aP(NB-MGE-b-NB-MHE)组装的单电池在H2/O2燃料电池测试中峰值功率密度为182 m W cm-2,显示出其作为电解质隔膜具有潜在的应用价值。
其他文献
近些年,随着社会的不断发展,传统锂离子电池能量密度越来越无法满足当前高能量密度储能的需求。由于高的理论比容量(1675 m Ah g-1)和能量密度(2600 Wh Kg-1),锂-硫(Li-S)电池逐渐成为新一代高性能储能系统的候选者。然而,锂-硫电池发展仍受限于单质硫和Li2S2/Li2S的电子绝缘性、电极反应过程锂枝晶生长以及多硫化锂(Li PS)溶解在电解液形成“穿梭效应”等。因此,研制出
校外培训机构是教育系统日益重要的生态主体。教育生态危机具有传统的负面含义,但在转化语境下被赋予积极意义。校外培训及其治理困境的生成机理,源于认知、实践与研究的理念障碍。在“双减”背景下,贯彻绿色与融合发展的教育生态新理念,构建新型教育生态治理共同体,加强校外培训机构及其研究的实质创新,寻求彼此研究与生活的命运关联,能够促进相关主体在治理校外培训机构的过程中,发现原有教育生态中的“危中之机”,并最终
Kappa阿片受体激动剂研究进展郑志兵,焦克芳,李松(军事医学科学院毒物药物研究所,北京100850)在近十年里,由于三种不同阿片受体亚型mu,kappa和delta的发现而掀起了研究阿片药物化学的热潮[1~6],人们期望从此获得发现新型镇痛药物的方...
期刊
学科类培训机构“营转非”“转型”,简称为“两转”,是减轻学生校外培训负担的关键。在“两转”中,“转型”成为学科类培训机构的主要选择,也是教育行政部门工作的方向和重点。促进更多的校外培训机构转型,需要多管齐下,协同发力,系统推进。在校外培训机构治理的实践中,磐安县形成“七加”工作法,即“从严+从优”注重源头管理,“学习+宣传”营造舆论氛围,“关怀+引导”帮助理性选择,“类化+简化”明晰操作路径,“温
生物质由于其储量丰富、低成本、可再生等优势,成为了代替化石燃料生产具有高附加值的燃料和化学品的主要来源,一直都受到学术界和工业界的广泛关注。目前生物质平台分子转化过程大多依赖金属催化剂,但金属催化剂成本较高(贵金属)、选择性低、易在反应环境中流失造成环境污染和性能降低,寻找经济、高效、容易获得的非金属催化剂备受关注。针对金属催化体系固有的局限性,并结合课题组前期的工作,本论文进行了以下研究:(1)
微波反射仪广泛用于密度剖面和密度涨落的测量上,是一种非扰动的测量工具,对等离子体产生的扰动相对较小,因此对于托卡马克装置来说是非常理想的探测工具。EAST托卡马克已经安装了一个8通道O模极化的极向相关反射仪,用来测量从边界到芯部的密度涨落;该O模极向相关反射仪从低场侧向等离子体发射8个不同频率的微波([20.4、24.8、33、40、42.4、48、52.6、57.2]GHz),并使用两个极向天线
近年来,四烷基季磷盐由于其与商用超级电容器电解质(Et4NBF4)相似的结构和高的磷含量已经被广泛地关注。电解质溶液的热力学和物理化学性质对电解液中离子的传输起着重要的作用。然而,新的电解质溶液系统的相关基本特性和规则仍然很匮乏,特别是四烷基季磷盐在非水溶剂中的微观行为的研究。因此,本文系统研究了不同温度下系列四烷基季磷盐电解质在不同溶剂(碳酸丙烯酯及乙腈)中的体积、粘度及电导率性质,计算了一些重
边界等离子体行为在托卡马克等离子体总体约束中发挥着重要作用。为了深入研究托卡马克边界等离子体的动力学行为,必须发展有针对性的、同时具备高时空分辨能力的诊断手段。本文依托EAST托卡马克装置,对高速VUVI诊断系统进行了硬件升级,利用升级后的VUVI诊断系统开展ELM动力学和灰尘消融过程动力学等边界等离子体动力学过程实验研究。在EAST装置上,发展了一套真空紫外成像诊断(VUVI)系统,用于测量EA
本文以51Ah车用锂离子电池为研究对象,结合仿真与实验研究单体电池和电池模块的放电和热特性,对温度场和一致性的优化提出了建议。采用三块同型号的电池,分别对容量,内阻和放电温升进行测试。结果发现:电池内阻随温度降低而升高。当SOC较低时,电池阻值会急剧增大,此时充电内阻小于放电内阻。低温放电时电池容量会大幅度下降,10℃和45℃的容量相差约5Ah。平均温度与放电倍率正相关,1.5C倍率下温升可达16
合理利用现有的电力杆塔资源,在输电铁塔上加挂通信基站,实现输电与通信的共用,是一种新颖的技术方案(即共享铁塔)。目前对于输电铁塔加挂通信基站方案的完整技术规范尚未统一,电力铁塔结构形式众多,不同形式的电力杆塔外挂方式的选择有方形、圆形通信平台或者抱箍等,外挂通信平台的位置布设也有着相应的空间限制,且对加挂通信基站后输电铁塔的动力学重要参数—模态,和铁塔整体强度的变化缺乏系统性的研究。本文针对通信平