新型聚苯并咪唑類高溫質子交換膜的制備、表征及其交聯(lián)改性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、質子交換膜燃料電池是一類效率高、環(huán)境友好、啟動快、便攜的新式電源。高溫(T≥100℃)下,其具有耐CO中毒、快的電極動力學、無陰極淹沒、簡化的冷卻系統(tǒng)、可有效利用廢熱等優(yōu)點。由于目前被廣泛研究的全氟磺酸類質子交換膜(如Nafion(@))只適合在低溫(T<100℃)下使用,且成本較高,因而其應用受到了限制。聚苯并咪唑類質子交換膜高溫下具有較高的化學、熱力學穩(wěn)定性和機械性能,成為極具應用潛能的高溫燃料電池膜材料。
   本論文在總

2、結前人研究的基礎上,設計并制備了新型結構的含苯并咪唑基的二酸單體,然后縮聚得到線性多氮的聚苯并咪唑聚合物,并探索條件使其成膜,最后針對線性結構聚合物所成質子交換膜溶脹度大、機械強度小等不足,應用簡單易操作的后交聯(lián)改性方法,制備了性能優(yōu)良的共價交聯(lián)改性質子交換膜。具體研究內容如下:
   1、成功制備了含苯并咪唑基的2,6-PDCA-BI-diacid和IPA-BI-diacid二酸單體,運用FT-IR、1HNMR和MS對所得單體

3、進行了結構表征。優(yōu)化了氧化條件,反應產(chǎn)率提高達80.56%。
   2、以自制的二酸與市售的3,3'-二氨基聯(lián)苯胺(DAB)在多聚磷酸中聚合,采用更為高效的微波加熱法,成功制備了線性多氮的2,6-PDCA-BI-PBI和IPA-BI-PBI聚合物,并用同樣的方法制備了傳統(tǒng)聚合物2,6-PDCA-PBI和mPBI以示對比;
   3、通過紅外光譜、凝膠滲透色譜(GPC)、熱重(TGA)和溶解性測試對所得聚合物進行了結構和性

4、質測定。結果表明,所得聚合物在強非質子溶劑及強質子酸中均具有較好的溶解性,且其數(shù)均分子量和重均分子量的數(shù)量級均達到105,通過TGA測試得到在0~550℃溫度范圍內,熱損失不到15%,800℃時熱損失不到35%,表明其均具有較好的熱穩(wěn)定性。
   4、以DMAc為溶劑,以1,3-二溴丙烷為交聯(lián)劑,應用溶液揮發(fā)法,成功得到了不同交聯(lián)程度的交聯(lián)改性膜。對非交聯(lián)膜及交聯(lián)膜的結構和熱力學化學穩(wěn)定性、機械強度、酸摻雜水平和質子傳導率等性能

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