一、燃料电池用的含氟质子交换膜的研发现状（论文文献综述）
罗惠玲[1]（2021）在《氨基酸小分子有机凝胶的自组装及其复合质子交换膜》文中研究表明在能源紧缺问题亟待解决的今天,质子交换膜燃料电池（PEMFC）因其具有低排放,便携性,高能量密度的优点而广受关注。作为PEMFC的核心,质子交换膜（PEM）应具有良好的质子传导性、阻醇性和化学稳定性。然而商业化Nafion膜因成本高、高温下质子传导率低等缺点限制了其进一步广泛应用,研发性能更加优异的PEM已成为领域的研究热点。近年来利用纳米纤维比表面积高、长径比大等特点来构建质子传递通道已成为提高质子传导性的重要方法。受自然界生物体内质子传导机制启发,本论文利用氨基酸类小分子有机凝胶的自组装特性,提出了构建氨基酸自组装纳米纤维质子传递通道的研究思路。主要研究内容如下:首先研究了苯丙氨酸（Phe）在不同溶剂中的自组装规律,通过实验观察和模拟计算证实了正丙醇/水的混合溶液更有利于Phe自组装和传递质子;再利用溶液喷射纺丝技术纺制了尼龙6（PA6）纳米纤维网作为支撑,使Phe在PA6纳米纤维网内自组装制备了Phe-PA6多级复合纳米纤维网,进而制备了Phe-PA6-Nafion复合质子交换膜。研究结果表明,Phe-PA6复合纳米纤维的引入有效提高了质子交换膜的吸水性,同时其骨架作用有效抑制了复合膜的溶胀,提高了其尺寸稳定性。Phe自组装纳米纤维构建的有序质子传递路径使Phe-PA6-Nafion复合膜较Nafion膜有更好的质子传导性,在100℃,100%RH时质子传导率达到0.241S/cm。论文进一步研究了高温低湿下具有优异质子传导性的复合膜,通过对L-胱氨酸的衍生物N,N′-二苯甲酰基-L-胱氨酸（DBC）的自组装规律进行的研究,使其在Nafion溶液中自组装,制备了DBC-Nafion质子交换膜,利用DBC凝胶的吸湿保水性有效提高了DBC-Nafion复合膜的吸水性及保水性,同时利用其长程有序的氨基酸质子传递通道和自组装纤维在低湿条件下的质子传导特性有效改善了Nafion膜在高温低湿条件下的质子传导率,在100℃,60%RH条件下DBC-Nafion-9的质子传导率达到0.117S/cm,较Nafion膜提高了四倍;在120℃,60%RH时DBC-Nafion-3仍保持0.096S/cm的质子传导率,较Nafion膜提高了八倍以上。
杜泽学[2]（2021）在《车用燃料电池关键材料技术研发应用进展》文中指出车用燃料电池系统成本的不断降低和电堆耐久性能的提高促进了燃料电池汽车的快速发展。燃料电池堆是车用燃料电池系统的核心单元,电催化剂、质子交换膜和气体扩散层是制造燃料电池堆的基本材料,决定了电堆的成本和耐久性能。本文从应用角度对国内外电催化剂、质子交换膜和气体扩散层制造技术的应用发展进行了回顾,分析了国内发展燃料电池电催化剂、质子交换膜和气体扩散层制造技术的重要性和国内产业化水平落后的原因,提出了发展的建议,为这些关键材料加快国产化提供参考,以期尽快提高国产燃料电池堆耐久性能、降低制造成本。
范寻[3]（2020）在《基于专利分析的氢燃料电池汽车产业发展研究》文中进行了进一步梳理随着我国石化能源的使用量不断提高,生态环境、大气污染的程度愈发恶劣,环保要求越来越严格,氢燃料电池汽车所具有的“绝对清洁”技术特性,使得全球各国均在研发相关技术。本文主要利用氢燃料电池汽车专利数据,使用文献分析法、知识图谱分析等方法对氢燃料电池汽车技术现状和研究前沿热点进行分析,并以此给出了我国产业化发展中的对策建议。本文主要包括以下几个部分:第一部分主要是综合概述研究相关的基础内容和理论,并对相关技术、理论的现状进行了阐述。在氢燃料电池汽车及其相关技术发展的背景下,以知识图谱、文献计量等分析方法对专利信息进行研究。对专利分析理论和氢燃料电池技术的研究进行阐述,专利分析理论经过多年的发展从不断完善,已成为多领域可用的分析方法,而氢燃料电池技术在各国的大力推进下,已取得显着的技术成果,且在我国有较好的落地条件。同时概述专利、专利分析、知识图谱的含义特点等,选取出了两个适合本文研究内容的知识图谱工具。第二部分主要是对氢燃料电池汽车技术的现状进行了文献调研。利用德温特专利数据库中的内容进行统计分析,氢燃料电池汽车技术的发展从增量上看已经进入了阶段性的成熟期,IPC大类专利申请年变化量中的B60大类表现出了绝对数量的增长趋势,而传统的H01、F02、C08和C10均呈现下降的趋势。另外,利用专利信息关键词密度视图,对该领域内主要专利权人所掌握的专利进行简析,在专利数量和技术范围上丰田公司都具有相对较大的优势。第三部分主要是对氢燃料电池汽车及其相关技术进行细分,并结合突现词算法对专利信息中的前沿热点技术进行研究。通过文献调查和专利信息得到了两个主要的细分领域技术,分别是燃料电池电堆和车载储氢技术。结合突现词的计算结果,发现氢燃料电池汽车及其相关技术中心,与车载储氢相关的技术处于目前该领域专利技术的前沿热点,而燃料电池电堆技术相对成熟,突破难度较大,技术上升空间较小。第四部分主要是对我国氢燃料电池汽车的产业化发展提出建议。从专利技术角度出发,一方面需要保证基础技术的持续投入,也要加大对关键可进入领域技术的研发资源投入,另一方面需要建立起广泛的专利预警机制,规避技术风险。从政策角度出发,需要尽可能的提供相应的产业政策,出台具体措施扶持产业发展。从市场角度看,应当加快氢燃料电池汽车商用进度。
李海强[4]（2020）在《直接甲醇燃料电池用质子交换膜的相对选择性优化与调控》文中指出能源是制约一个国家发展的命脉,在能源危机和环境污染的双重压力驱动下,世界各国纷纷开始了对新能源的开发和探索。质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为新能源的一种,具备清洁低排放、能量转换效率高、设备体积小和能量密度高等优点。直接甲醇燃料电池（DMFC）是质子交换膜燃料电池的一种,采用甲醇作为燃料。作为DMFC的核心部件——质子交换膜（PEM）,其主要起到阻隔燃料和传递质子的作用。目前,已经完成商业化的质子交换膜材料中应用最为广泛的是美国杜邦公司所推出的Nafion系列膜材料。以Nafion膜为代表的全氟磺酸型质子交换膜材料,大多具有良好的化学稳定性和优异的中低温质子传输能力。然而,这类膜材料在DMFC中应用时,存在高温和低湿度条件下质子传导率下降明显、阻醇效率低和价格昂贵等缺点,这些缺点限制了其进一步推广应用。因此,为了克服全氟磺酸型质子交换膜所具备的上述缺陷,本论文以开发新型Nafion膜替代材料为导向,分别选择芳香族聚合物和脂肪族聚合物为基体材料,经过N杂环修饰、酸碱相互作用和构建交联等方式制备了多种具有良好相对选择性（质子传导率与甲醇渗透系数的比值）的质子交换膜材料,为用于DMFC的聚合物电解质膜材料设计和研究提供了新思路。聚芳醚酮砜是芳香型聚合物,作为一类特种工程塑料,因其具备良好的机械性能、热稳定性和化学稳定性,而被常常用作质子交换膜基体材料。磺化改性后的聚芳醚酮砜材料具备质子传输能力,且保留了基体材料优良的机械性能和热化学稳定性,被看作一类良好的Nafion膜替代材料。然而,单纯磺化改性的聚芳醚酮砜材料,其质子的传输主要依赖磺酸基团,要获得较高的质子传导率必须提高基体材料的磺化程度,而过高的磺化度会导致磺化聚芳醚酮砜膜材料出现过度吸水溶胀、机械性能下降和阻醇性能降低等问题。此外,磺化聚芳醚酮砜类质子交换膜具有较高的水依赖性,在高温和低湿度条件下,会出现质子传导率下降的问题。针对磺化聚芳醚酮砜类质子交换膜所存在的上述问题,本论文采用分级解决的办法,通过合理的功能基团修饰和构建交联结构的方式来分别解决磺化聚芳醚酮砜类质子交换膜高温低湿度下质子传导率低和阻醇性能差的缺陷,从而达到优化磺化聚芳醚酮砜类质子交换膜的相对选择性的目的。首先,通过分子设计调控羧基单体和磺化二氯二苯砜单体的投料比,制备了一系列固定磺化度的羧基修饰磺化聚芳醚酮砜（SPAEK-COOH-m）基体材料。借助羧基与氨基之间的脱水缩合反应,将2-氨基苯并咪唑接枝到磺化聚芳醚酮砜聚合物分子侧链上,从而制备了一系列苯并咪唑功能化的磺化聚芳醚酮砜材料（SPAEKS-BM-x）。测试表明,苯丙咪唑基团引入体系后,与磺酸基团发生酸碱相互作用,使膜内结构变得更加致密,从而令SPAEKS-BM-x系列膜的吸水率、溶胀率和甲醇渗透系数得到抑制;60oC时,SPAEKS-BM-40%膜的甲醇渗透系数为9.97×10-7 cm2 s-1,较磺化聚芳醚酮砜基体材料膜的甲醇渗透系数下降了一倍。但由于2-氨基苯丙咪唑基团本身具有较大位阻和较高的p Ka值,使得SPAEKS-BM-x系列膜的质子传导率反而低于磺化聚芳醚酮砜基体材料膜。未达到借助N杂环质子给体与受体特性,来提高膜高温低湿度条件下质子传输能力的目的。此外,由于质子传导率降低,导致SPAEKS-BM-x系列膜的相对选择性并不是很理想,未达到预期目标。因此,接下来的工作选择另一种功能基团β-氨乙基咪唑去修饰磺化聚芳醚酮砜基体材料,通过改变侧链柔性和链段运动能力来实现N杂环改性对膜高温低湿条件下质子传导率的提升。这部分工作仍以SPAEK-COOH-m为基体材料,通过羧基与氨基的脱水缩合反应,将β-氨乙基咪唑接枝到磺化聚芳醚酮砜聚合物分子侧链,从而制备一系列咪唑功能化的磺化聚芳醚酮砜聚合物（SPAEKS-IM-x）。测试表明,β-氨乙基咪唑引入到磺化聚芳醚酮砜体系后,酸碱相互作用和疏水链段的存在使SPAEKS-IM-x系列膜的吸水率和溶胀率下降明显。由于β-氨乙基咪唑具有比2-氨基苯丙咪唑更小的空间位阻和p Ka值,令咪唑基团在膜内拥有更好的链段运动能力和质子化能力,从而促使SPAEKS-IM-x系列膜具有更加连续且聚集的亲水质子传输通道,使得该系列膜的质子传导率要优于磺化聚芳醚酮砜基体材料膜。连续的亲水传输通道,也同时促进了甲醇分子的传输,使SPAEKS-IM-x系列膜的甲醇渗透系数稍高于SPAEKS-BM-x系列膜,但其阻醇能力较磺化聚芳醚酮砜基体材料膜稍有提升。与SPAEKS-BM-x膜相比,SPAEKS-IM-x系列膜具备更加优异的相对选择性。20oC时,SPAEKS-IM-40%膜的相对选择性为6.52×104 S scm-3,高于相同接枝度下SPAEKS-BM-40%膜的相对选择性（2.83×104 S scm-3）。SPAEKS-IM-x系列膜在DMFC领域中更加具备应用潜力。咪唑基团的引入完成了对磺化聚芳醚酮砜基体材料质子传导率的改善。然而,SPAEKS-IM-x系列膜的阻醇性能仍然不太理想。因此,下一部分工作的重心在于阻醇性能提升。我们选择SPAEKS-IM-x系列膜中质子传输性能最为优异的SPAEKS-IM-40%聚合物为基体材料,通过向体系内引入不同含量的磺化聚乙烯醇（SPVA）构建半互穿交联网络来减小复合膜（SPAEKS-IM/SPVA-x）的甲醇透过率,从而完成对磺化聚芳醚酮砜基体材料的相对选择性的进一步优化。实验结果表明,SPVA的引入达到了预期的效果,SPAEKS-IM/SPVA-x系列复合膜的吸水率、溶胀率和甲醇透过率随SPVA含量的提升而明显下降。当SPVA含量为40%时,在60oC条件下,SPAEKS-IM/SPVA-40%膜的甲醇渗透系数仍可保持在较低的数值,仅为2.37×10-7 cm2 s-1,较同条件下磺化聚芳醚酮砜基体材料膜的甲醇渗透系数降低了一个数量级。此外,SPVA的引入使SPAEKS-IM膜内质子传输通道尺寸和连通性降低,从而导致质子传导率也随之下降。但是,由于SPVA的引入使复合膜的甲醇渗透系数下降明显,最终使该系列复合膜的相对选择性反而要优于SPAEKS-BM-x系列膜和SPAEKS-IM-x系列膜。20°C时,SPAEKS-IM/SPVA-40%膜的相对选择性可达33.70×104 S scm-3,而此条件下SPAEKS-IM膜的相对选择性为6.52×104 S scm-3,SPVA的引入使得复合膜的相对选择性较SPAEKS-IM膜提升了近5倍。较磺化聚芳醚酮砜基体材料膜提升了近12倍。引入N杂环和构建交联使我们完成了对芳香族聚合物磺化聚芳醚酮砜的相对选择性的优化。但由于磺化聚芳醚酮砜制备过程复杂且需要多步反应才能达到预期效果,故而我们最后一部分工作选择脂肪族聚合物聚2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸（PAMPS）为质子传输材料,以SPVA作为成膜支撑材料,通过自由基聚合和酯化反应完成互穿型双网络交联结构的构建,制备出一系列不同PAMPS含量的交联膜（SPVA/PAMPS）。实验表明,随着PAMPS含量升高,SPVA/PAMPS系列膜的交联程度逐渐上升,复合膜的吸水率和溶胀率随之下降,氧化稳定性逐步变好。此外,PAMPS含量的提高,带来了大量磺酸基团的同时,也提高了复合膜的交联密度,独特的双网络结构使复合膜的甲醇透过率很低,从而提高了复合膜的相对选择性,20°C时,SPVA/PAMPS-40%膜的相对选择性为7.50×104 S scm-3,约为同条件下磺化聚芳醚酮砜膜相对选择性的3倍。与磺化聚芳醚酮砜类质子交换膜相比,本文所制备的SPVA/PAMPS系列膜的制备过程更加简便,且反应条件更加温和,有利于降低制备成本,为用于DMFC中的质子交换膜制备提供了新思路。
张帅[5]（2020）在《燃料电池用无醚键聚合物的合成及碱性离子膜性能研究》文中研究表明燃料电池是将化学能转变为电能的装置,作为一种清洁能源技术引起国际上广泛关注。碱性离子交换膜燃料电池（AEMFC）,具有低温启动、效率高和零污染的特点,在新能源汽车、便携式电源、无人机或应急电源等领域有广阔应用前景。相比于质子交换膜燃料电池（PEMFC）,AEMFCs可采用非贵金属催化剂,同时在碱性环境下氧还原反应速率较高。但是,研究表明碱性离子交换膜（AEM）的碱稳定性和离子传导率是制约AEMFCs发展的关键。为了解决上述关键问题,本文通过聚合物的分子结构设计和分子链的调控,首先合成无醚键聚合物,经亲疏水侧链功能化、交联和复合等改性手段,再通过核磁和红外谱图对结构进行进行表征,同时测试评价所构建离子膜的吸水率、溶胀度、机械性能、热稳定性、耐碱稳定性和耐氧化稳定性,以期开发综合性能优异的AEMs,本论文主要研究内容如下:（1）通过超酸催化傅克聚合方法合成聚靛红-哌啶-联苯（PIB-co-PAB）共聚物,特性粘度在25℃的DMAC中最低为2.58 dL·g-1。经1,5-二溴戊烷铵化后制备了无醚键、螺环铵功能化的聚靛红-螺环铵-联苯阴离子交换膜（Spiro-PIB-co-PAB）。为进一步提高离子膜的尺寸稳定性和碱稳定性,改善膜微相分离结构,采用巯基-烯“点击化学”原位交联制得交联型聚靛红-螺环铵-联苯阴离子膜（pcs-PIB-co-PAB）。研究结果表明,经交联引入亲水性侧链后离子膜的氢氧根离子传导率和机械性能均有提高,理论离子交换容量（IEC）为2.16 mmol·g-1的离子膜（pcs-PIB-co-PAB2.16）具有最高的离子传导率,在80℃完全水合条件下为79.3 mS·cm-1,80℃时溶胀度为21.2%。透射电子显微镜（TEM）观察表明交联膜pcs-PIB-co-PAB2.16的微相分离形貌更为明显。最后,研究了交联膜pcs-PIB-co-PAB2.16和未交联膜Spiro-PIB-co-PAB2.16的化学稳定性,结果表明交联膜pcs-PIB-co-PAB2.16具有更高的碱稳定性,在80℃、1 M NaOH溶液中浸泡1000 h能够保留初始离子传导率的65.2%,氧化稳定性测试表明交联膜pcs-PIB-co-PAB2.16在80℃芬顿试剂浸泡1 h后仅能保留83.3%初始质量。（2）选用哌啶功能化的氯甲基苯乙烯（PipVBC）作为单体,以超酸催化傅克聚合合成的无醚键含溴聚芳烃（PB-Br）作为大分子引发剂,采用原子转移自由基聚合（ATRP）合成苄基哌啶鎓功能化的阴离子交换膜PB-g-nPipVBC（n代表单体与聚合物PB-Br的摩尔比）。研究不同单体加入量对接枝离子膜性能的影响,表明PB-g-3PipVBC的综合性能较好。为进一步提高PB-g-3PipVBC的离子传导率和改善微相分离结构,将其与PipVBC接枝的聚苯乙烯微球复合,制备复合聚芳烃阴离子交换膜PB-xsphere（x代表微球的质量百分数）。由SEM观察表明,所制备的复合膜中PB-1sphere和PB-3sphere的微球分布相对均一且复合离子膜没有明显缺陷,通过TEM表征可知PB-1sphere和PB-3sphere膜具有明显微相分离结构。微球加入质量为1%的复合膜PB-1sphere展现了最高的氢氧根离子传导率,在80℃完全水合条件下为86.3 mS·cm-1,而PB-3sphere具有最高的碱稳定性,在80℃、1 M NaOH溶液浸泡1000 h以后仍保留66.3%的离子传导率。（3）通过超酸催化傅克聚合方法合成了聚靛红-联苯（PIB）,特性粘度在25℃的DMAC中为0.62 dL·g-1。将三种端溴代铵盐通过Menshutkin反应接枝到PIB聚合物主链,成功制备了三种疏水长侧链铵盐型聚靛红-联苯阴离子交换膜（三甲铵盐聚靛红-联苯离子膜QAPIB、吡咯鎓聚靛红-联苯离子膜PyrPIB和哌啶鎓聚靛红-联苯离子膜PipPIB）。采用TEM和AFM表征发现,三种疏水长侧链QAPIB、PyrPIB和PipPIB阴离子膜表现出明显的微相分离结构。QAPIB离子膜具有最高离子传导率,在80℃达到了 93·9 mS·cm-1;PipPIB离子膜具有最高碱稳定性,浸泡在80℃、1 MNaOH溶液1050h以后保留71.7%离子传导率。除此外,杂环铵盐离子膜PyrPIB和PipPIB均表现出高的氧化稳定性,在80℃芬顿试剂中处理108h重量仅减少了 37.4%,并且膜仍保持完整。最后,以60%的商业铂碳为催化剂,组装成H2-O2燃料电池进行单电池性能测试,QAPIB展现了最高的峰值功率密度为1.24 W·cm-2,而PipPIB的功率密度也达到1.13 W·cm-2。该结果既表明了疏水性长侧链聚合物离子膜在构建微相分离结构上的优势,也表明无醚键聚合物离子膜优异的化学稳定性。因此,聚靛红-联苯离子膜在燃料电池领域具有较好的应用前景。（4）为了进一步提高聚合物离子膜的化学稳定性,经超酸催化的三元共聚反应成功合成了高分子量含烯丙基的聚靛红-哌啶-芳烃,所制备一系列聚合物的特性粘度在25℃的DMAC中最低为1.80 dL·g-1通过光引发烯丙基自交联方法制备了自交联型聚靛红-哌啶-芳烃阴离子交换膜。研究结果表明,未交联的聚靛红-哌啶-对三联苯（QNTPP90）离子膜具有最高的离子传导率,在20-80℃时离子传导率达到56.5-124.4mS·cm-1,而交联后对应的离子膜（QCTPP90）在20-80℃时离子传导率达到了 30.1-108.8 mS·cm-1,与本论文之前制备的阴离子交换膜相比,离子传导率显着提高。同时,交联后离子膜的拉伸强度显着提高,所有交联膜的拉伸强度最低为10.5 MPa。QNTPP90和QCTPP90的耐碱稳定性测试表明,两种膜浸泡在80℃、1 MNaOH水溶液1500h以后离子传导率仍保留97.0%以上,且在80℃芬顿试剂浸泡43 h后仍保持膜的完整性,展现出优良的耐氧化稳定性。因此,自交联型聚靛红-哌啶-芳烃阴离子膜表现出优异的综合性能,在燃料电池及其相关电化学器件领域具有广阔应用前景。
尤兰轩[6]（2020）在《燃料电池用质子交换膜的击穿特性研究》文中提出质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）由于具有能量效率高、零排放、工作时噪音小等特点,被认为是一种十分具有潜力的技术,尤其是应用在汽车上。近年来发布的燃料电池汽车如本田的“Clarity”,丰田的“Mirai”和现代的“Nexo”等都充分说明了质子交换膜燃料电池广阔的应用前景。质子交换膜（proton exchange membrane,PEM）作为质子交换膜燃料电池中的核心元件,直接影响电池的性能和寿命。质子交换膜的主要功能之一是隔绝电子,即绝缘性,而质子交换膜的击穿特性能很好的反应出其绝缘特性。为研究质子交换膜的击穿特性,本论文建立了测试质子交换膜击穿电压的方法和装置,测出了四种质子交换膜的击穿电压和电气强度,得到两种质子交换膜的击穿电压和电气强度与其厚度的关系;两种质子交换膜的击穿机制;两种质子交换膜的击穿电压与温度和湿度的关系;制备膜电极流程中质子交换膜击穿电压的变化以及工作条件下膜电极的击穿电压。研究表明:（1）东岳膜,Gore膜,Nafion 211膜和Nafion 212膜在相对湿度RH50%,23℃下测得的击穿电压分别为145 V,117.5 V,175 V和215 V,电气强度分别为9.7k V/mm,7.8 k V/mm,7 k V/mm和4.3 k V/mm。（2）Nafion 211膜和Nafion 212膜的击穿电压随厚度的上升而增加,电气强度随厚度上升而减小。说明质子交换膜击遵循厚度越厚,击穿电压越高;厚度越薄,电气强度越大的一般高聚物电介质薄膜的规律。质子交换膜的击穿机制遵循热击穿理论。（3）Gore膜和Nafion 211膜的击穿电压随工作环境温度上升而减小,随工作环境湿度上升而减小。（4）膜电极的击穿电压小于质子交换膜的击穿电压,这主要是由催化剂造成的。膜电极的击穿电压在75℃,RH70%条件下仅为13V。
赵经纬,蔡园满,易秘,梅泽峰[7]（2019）在《燃料电池用质子交换膜产业分析》文中进行了进一步梳理质子交换膜（PEM）是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心组成部件之一,但目前唯一商用的全氟磺酸型质子交换膜在价格和环保两方面存在天然劣势。可以说燃料电池用质子交换膜的市场化和产业化程度还很不完善,这也成为阻碍PEMFC大规模应用的重要原因之一。本文从全氟磺酸型质子交换膜入手,介绍了这种膜的研发技术和产业现状,并针对其劣势介绍了PEM研发技术的发展方向,即部分氟化质子交换膜、无氟质子交换膜和复合膜及各自商业化应用代表。最后展望了燃料电池用质子交换膜巨大的市场前景。
汪杰[8]（2019）在《基于功能化碳纳米管—壳聚糖复合质子交换膜的研究》文中认为质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cells,PEMFCs）作为一类新型的高效发电装置受到广泛的关注。质子交换膜（proton exchange membrane,PEM）是PEMFCs的核心组件,它承担着分隔阴阳极、阻隔电子和传导质子的作用,其性能好坏将直接影响燃料电池（fuel cell,FC）的性能。目前应用最广泛的是Du Pont公司的Nafion?膜,但其存在价格昂贵、高温低湿度下质子传导率低和甲醇渗透率高的缺点。因而,设计和构筑低成本、高性能复合质子交换膜,对加快燃料电池的商业化进程具有重要的理论意义和应用价值。壳聚糖（Chitosan,CS）作为一种最有研究潜力的复合质子交换膜,具有价格低廉、环境友好性,可用于高温和低湿度环境,低的甲醇渗透率,同时分子结构上富含-OH和-NH2,可通过对其进行分子设计实现可控化学修饰。但CS作为复合质子交换膜使用存在质子传导能力低,膜的柔韧性、机械性能和热稳定性不足等问题。本论文采用功能化碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）与CS基体在稀溶液中自组装制备复合质子交换膜。首先,CNTs表面的功能性修饰层可以改善其在CS基体中的分散,增强两相界面粘结,从而提升复合质子交换膜的机械性能和热稳定性能;其次,CNTs表面的功能性修饰层使得CNTs在CS基体中不能彼此连接,避免了其在复合质子交换膜中形成短路的风险;最后,CNTs表面的功能性修饰层可实现对其表面的活化,在复合质子交换膜中构筑连续的质子传输通道,提升复合质子交换膜的质子传导率。论文研究拓宽了CS在PEMFCs领域的应用,为高性能直接甲醇燃料电池用复合质子交换膜的研究和开发提供了新的方法和理论基础。论文主要研究内容和结果如下:1、采用溶胶-凝胶反应实现纳米二氧化钛（TiO2）对CNTs表面可控包覆改性制备纳米TiO2包覆CNTs（TiO2@CNTs）,将其与CS在稀溶液自组装制备复合质子交换膜,TiO2上的-OH基团与CS上的-NH2相互作用改善了CNTs在CS基体中分散,提高了两相的界面粘结,同时,TiO2有效的抑制了CNTs在CS膜中可能造成的短路,CS/TiO2@CNTs复合质子交换膜的热稳定性、机械性能、氧化稳定性、质子传导率、电池性能和阻醇性能相对于纯CS膜的均有所提高。2、通过对包覆于CNTs表面的TiO2进行硫酸化处理制备超强固体酸硫化氧化钛（STi）包覆CNTs（STi@CNTs）,将其与CS在稀溶液中自组装制备复合质子交换膜。CNTs表面包覆的STi促进了CNTs在CS基体的分散,增强了CNTs与CS基体间界面结合,进而提高了CS/STi@CNTs复合膜的热稳定性和机械性能,同时,STi包覆于CNTs表面改善了其表面惰性,STi优良质子传导特性,使得CS/STi@CNTs复合膜的质子传导率显着改善,80℃下当STi@CNTs含量为1 wt.%时,CS/STi@CNTs复合膜的质子传导率达到0.043 S cm-1,为纯CS膜的1.9倍。3、通过离子交换法在CNTs表面接枝有机分子长链制备具有类液体流动行为的CNTs类流体（CNT fluids）,将其与CS在稀溶液中自组装制备复合质子交换膜,CNTs fluids表面接枝的有机分子长链促进了CNTs在CS基体中的分散,改善了CNTs与CS基体的相容性,当CNT fluids含量为3 wt.%时复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为纯CS膜的1.8倍和3倍。CNT fluids表面接枝的有机分子长链消除了CNTs在膜内造成短路的隐患,同时接枝的有机分子长链上引入了-SO3-基团,当CNT fluids含量为3 wt.%时复合膜的质子传导率在80℃下达到最高值0.044 S cm-1,在70℃和2 M甲醇浓度下,其最大功率密度达到48.46 m W cm-2。4、通过多巴胺自聚合反应将具有超强粘附性能的聚多巴胺（PDA）包覆在CNTs表面制备PDA包覆CNTs（PDA@CNTs）,将其与CS在稀溶液中自组装制备复合质子交换膜,CNTs表面包覆的PDA可显着改善CNTs在CS膜中的分散,提高两相界面粘结,CS/PDA@CNTs复合膜显示出良好的热稳定性、机械性能、氧化稳定性和尺寸稳定性。同时,借助于CNTs的一维结构以及利用硫酸交联过程中引入的-SO42-在PDA和CS主链上的-NH3+之间形成静电相互作用,有利于复合膜中质子的传导,当PDA@CNTs含量为2 wt.%时复合膜80℃时的质子传导率达最高值0.028 S cm-1,在70℃和2 M甲醇浓度下,当PDA@CNTs含量为2 wt.%时复合膜的最大功率密度达到42.6 m W cm-2。5、在具有超强粘附性能PDA的辅助作用下,使无机质子导体磷酸硼（BPO4）负载于CNTs表面制备BPO4包覆CNTs（BPO4@CNTs）,将BPO4@CNTs与CS在稀溶液中自组装制备复合质子交换膜。BPO4@CNTs的加入,促进了CNTs在CS基体中的分散,改善了两相界面粘结,提升了复合膜的热稳定性、机械性能和氧化稳定性,而且由于CNTs表面无机质子导体BPO4的存在可形成新的质子传导通道,复合膜的质子传导率和电池性能得以提高。当BPO4@CNTs含量为2 wt.%时复合质子交换膜的质子传导率在80℃下达到0.040 S cm-1,在70℃和2 M甲醇浓度条件下的最大功率密度达到49.0 m W cm-2。
彭燕秋[9]（2019）在《燃料电池用碱性聚合物电解质稳定性研究》文中指出氢能时代的来临推动了氢燃料电池的发展,尤其在作为车用动力以及便携式电源方面,氢燃料电池被寄予厚望。目前发展最为成熟的质子交换膜燃料电池（PEMFC）已实现了乘用车的小范围应用,但是PEMFC的强酸性工作环境使之无法摆脱对贵金属催化剂的依赖,催化剂高成本以及贵金属低储量成了PEMFC大规模应用的阻碍。碱性聚合物电解质燃料电池（APEFC）保留了PEMFC的优点,包括可低温启动、功率密度高、结构紧凑等,同时碱性工作环境提高了非贵金属催化剂使用的可能性。因此,APEFC受到日渐增长的关注。作为APEFC的重要组件之一,碱性聚合物电解质（APE）的研究至关重要。目前已有多种兼具高离子电导率与优异化学稳定性的APE隔膜材料可供研究,但是,大部分APE隔膜材料在电池功率密度与运行稳定性方面表现不佳。原因可能在于APEFC运行时,阴阳极电化学反应带来H2O的消耗与生成,膜电极含水量处于动态变化过程。APE隔膜材料发生多次溶胀-收缩,带来了机械性能的变化,影响电池耐久性。认识到基于工程塑料改性的APE材料存在高离子电导率与尺寸稳定性的矛盾,从具有优异耐碱性及机械性能的聚醚醚酮（PEEK）入手,为了缓解此问题,通过APE结构设计进行相分离通道构建。提出“水致相分离方法”,在成膜溶剂中添加少量H2O诱导阳离子进行有序排列。借助分子动力学模拟进行可行性分析,并通过实验验证该方法能够有效提高离子传导性能。相分离通道构建法能够有效提高离子传导性能,但对APE隔膜溶胀限制能力有限。为了得到低溶胀率的APE隔膜材料,引入磺化纳米竹纤维（s-NBF）制备成QAPEEK/s-NBF共混增强膜。该类APE材料溶胀率仅为7.5%（80oC）,且不随温度升高而变化。同时s-NBF的磺酸基团诱导季铵根基团发生局部有序排列,有利于离子传导,离子电导率可达120 mS cm-1（80oC）,电池功率密度高达0.93 W cm-2,在共混增强膜中具有性能优势。但是,对QAPEEK膜与QAPEEK/s-NBF共混增强膜进行稳定性测试,发现其化学稳定性不佳。基于刚性工程塑料改性的APE材料存在两方面缺陷,一是化学结构不稳定,二是柔韧性差导致脆裂。而在APEFC运行过程中含水量动态变化是难以避免的,因此,对隔膜材料的改进应从提高柔韧性入手。选用具有高化学稳定性及柔韧性的聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段聚合物（SEBS）作为主链进行改性。该类APE柔韧性良好,但机械性能差,难以满足APEFC使用要求。使用聚四氟乙烯（PTFE）多孔膜作为基膜制备成SEBS-C6-TMA@PTFE复合膜解决了机械强度问题,借助减薄膜厚度（10μm）实现了电阻的降低,弥补了PTFE基膜带来的离子传导劣势,提高其实用性。使用QAPPT作为催化层中的离子聚电解质（Ionomer）进行电池性能测试,电池功率密度仅为0.61 W cm-2。通过FT-IR及IEC变化确认APE材料化学稳定性良好,但在电池稳定性测试中仍存在明显的电压衰减。排除材料因素,电池功率密度及稳定性差的原因应该在于电极结构以及电极与隔膜界面。为了探究Ionomer对催化层结构的影响,选用聚苯乙烯（Pst）进行离子化改性得到Pst-C6-TMA作为Ionomer,调节Ionomer分子量及墨水配制条件进行催化层结构构建,改变IEC调整催化层亲疏水状态,调整催化剂与Ionomer用量比构建良好的三相界面。经过条件优化,SEBS-C6-TMA@PTFE复合膜与Pst-C6-TMA Ionomer电池功率密度可提升至1.03 W cm-2。研究发现Pst-C6-TMA Ionomer化学稳定性良好,但是电池稳定性难以令人满意,其原因在于Pst-C6-TMA高溶胀率带来Ionomer的流失。提高APEFC电池稳定性的关键在于保证催化层结构稳定以及优化催化层与隔膜界面。对膜电极进行热处理,通过聚合物链段的热运动,Ionomer与APE隔膜发生链段缠绕,缓解界面问题,有效降低电池高频阻抗。然而,热压处理导致催化层结构坍塌,阻碍了反应气传质以及水传导,电池功率密度及稳定性提升不明显。为了缓解Ionomer流失同时保障催化层结构,选用疏水性强的氟化乙炔黑（F-ACET）辅助构建阳极催化层。氟化乙炔黑能够有效提高电池稳定性,但其不良导电性对电池性能产生了严重的负面影响。进一步改用乙炔黑（ACET）作为添加物,在保证电池功率密度变化不大的同时电池稳定性有了显着提高。该探究为后续电池稳定性探究提供了思路与方法。
祝萌[10]（2019）在《新型碱性燃料电池用阴离子交换膜的设计与制备》文中研究说明聚合物电解质膜燃料电池是燃料电池中的一种,可以安全高效的通过电化学反应将化学能转化为电能。根据电池中聚合物膜种类的不同,聚合物电解质膜燃料电池主要分为质子交换膜燃料电池（PEMFC）和碱性阴离子交换膜燃料电池（AAEMFC）。由于质子交换膜燃料电池本身存在的一些问题,目前的研究方向已逐渐转向了碱性阴离子交换膜燃料电池。碱性阴离子交换膜燃料电池是在碱性条件下工作的,因此不必使用贵金属作为催化剂,极大的降低了电池的运行成本,且由于其原理的不同,电池内的电化学反应效率更高,且能避免燃料泄漏等诸多问题。碱性阴离子交换膜燃料电池中的电解质隔膜是阴离子交换膜（AEMs）,它在燃料电池中不仅能分隔阳极和阴极,还可以传递OH-,其性能关乎着整个电池的效率和寿命。然而,目前阴离子交换膜的研究开发尚不完善,氢氧根电导率尚不能满足电池运行的需要,且碱性稳定性较差,极大的影响了电池的寿命。目前还没有一种能与质子交换膜中的全氟磺酸膜（Nafion）相比的阴离子交换膜。因此,发展AAEMCFs技术的首要任务是研发高性能的阴离子交换膜。针对这些问题,本论文从聚合物的“结构-形貌-性能”相互关系出发,设计优化聚合物的分子结构,以此来调控阴离子交换膜的性能。阴离子交换膜主要由聚合物基体和阳离子基团组成,论文中设计制备的阴离子交换膜都是采用季铵盐作为离子基团。在本论文的研究工作中,我们主要通过选择及合成新单体,而后采用单体聚合法直接制备阴离子交换膜。聚合方法主要分为两种:一是用RAFT聚合制备了嵌段共聚物,在膜内部构建亲水-疏水微相分离结构,获得连续的离子通道,提升了膜中氢氧根的传输效率,从而有效提高膜的离子电导率;二是用Ziegler-Natta催化剂催化制备功能化聚烯烃,以获得具有优异碱性稳定性的阴离子交换膜。在此基础上,引入含氟基团、交联结构、疏水侧链结构和支链结构,以此来研究相应结构对阴离子交换膜的微观形貌和宏观性能的影响,并通过优化实验条件来进一步提升阴离子交换膜的性能。本论文具体开展的研究工作如下:（1）采用RAFT聚合的方式,将两种含氟量不同的基团引入到嵌段共聚物中,离子化后得到季铵型可溶解的阴离子交换膜。这样的化学结构有效的促进了聚合物亲水和憎水区域的相分离,从而获得了较高的电导率,室温下最高可达76.7 m S cm-1;且膜中大量的C-F可以提高膜的热稳定性、碱性稳定性和机械稳定性;（2）通过RAFT聚合反应成功合成设计制备了带有季铵侧链的ABA三嵌段型阴离子交换膜,并在此基础上构建交联结构。通过对聚合反应的链转移剂和引发剂用量比例的优化,实现了对阴离子交换膜的IEC值的控制。交联结构的存在,进一步提高了该阴离子交换膜的耐溶胀性能、热稳定性和耐碱性能。并且交联位点位于季铵侧链的末端,在成膜过程中,交联反应和相分离能够同时发生并相互促进,使得交联膜在具备优异性能的同时,其微相分离结构的形成不受影响。（3）基于（2）的研究,设计制备了相似结构的两嵌段共聚物,并在此基础上在阴离子交换膜中引入憎水长尾链,并进一步调节膜的结构参数。在成膜过程中,侧链末端的疏水长脂肪链相互聚集,有利于形成优异的亲水-疏水微相分离结构。因此,随着疏水链段长度的增加,膜的离子电导率有所提升,而吸水溶胀率进一步下降,具有优异的性能。除此之外,由于长脂肪链的的存在使得此型膜材料亦具备优异的耐碱性,在碱液中浸泡40天后,其电导率依然大于初始的84%。（4）为进一步探索新材料的在阴离子交换膜上的应用,我们采用商用的Ziegler-Natta催化剂使4-苯基-1-丁烯和11-溴-1-十一碳烯共聚得到P4PB-Br-y共聚物,随后与三甲胺反应并在氢氧化钠溶液中离子交换,从而得到阴离子交换膜。这种方法能够有效控制聚烯烃阴离子交换膜中碱性官能团的含量,从而控制膜的IEC值,以调节控制膜的整体性能。由于支链和苯环的存在,使得膜内部形成了十分均匀的亲水-疏水微相分离结构,从而得到了较高的离子电导率。由于聚烯烃类材料较强的化学稳定性,以及这种支链型的结构能够减缓季铵基团的降解,使得P4PB-TMA-y膜具有良好的寿命,经过20天稳定性测试后,其电导率依然可以保持90%以上。
二、燃料电池用的含氟质子交换膜的研发现状（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、燃料电池用的含氟质子交换膜的研发现状（论文提纲范文）
（1）氨基酸小分子有机凝胶的自组装及其复合质子交换膜（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 燃料电池质子交换膜研究进展 |
| 1.1.1 含氟质子交换膜 |
| 1.1.2 无氟质子交换膜 |
| 1.1.3 复合质子交换膜 |
| 1.2 质子传递通道构建方法研究进展 |
| 1.2.1 微相分离法 |
| 1.2.2 模板法 |
| 1.2.3 纳米杂化法 |
| 1.3 纳米纤维及其制备技术研究进展 |
| 1.3.1 静电纺丝技术 |
| 1.3.2 溶液喷射纺丝技术 |
| 1.3.3 自组装技术 |
| 1.4 氨基酸类小分子凝胶自组装概述 |
| 1.4.1 肽类分子自组装 |
| 1.4.2 氨基酸衍生物分子自组装 |
| 1.4.3 氨基酸分子自组装 |
| 1.4.4 氨基酸质子传导理论 |
| 1.5 本论文研究意义及内容 |
| 第二章 Phe-PA6 多级纳米纤维改性Nafion质子交换膜 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.2.2 Phe的自组装纤维制备 |
| 2.2.3 PA6 纳米纤维膜的制备 |
| 2.2.4 Phe-PA6 三维多级纳米纤维膜的制备 |
| 2.2.5 Phe-PA6-Nafion纳米纤维复合质子交换膜的制备 |
| 2.2.6 性能表征 |
| 2.3 测试结果与讨论 |
| 2.3.1 Phe自组装形态结构及复合纳米纤维的形态结构表征 |
| 2.3.2 分子动力学计算与分析 |
| 2.3.3 Phe及复合纳米纤维网的红外光谱测试(FTIR)分析 |
| 2.3.4 Phe及复合纳米纤维网的X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.3.5 复合膜的微观形貌分析 |
| 2.3.6 复合膜的X射线衍射分析 |
| 2.3.7 复合膜的热稳定性分析 |
| 2.3.8 复合膜的吸水性及溶胀性分析 |
| 2.3.9 复合膜的质子传导性测试分析 |
| 2.3.10 复合膜的甲醇渗透性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 DBC自组装纳米纤维及其Nafion复合质子交换膜 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂及仪器 |
| 3.2.2 DBC自组装纤维的制备 |
| 3.2.3 DBC-Nafion复合质子交换膜的制备 |
| 3.2.4 性能表征 |
| 3.3 测试结果与讨论 |
| 3.3.1 DBC自组装过程形态观察 |
| 3.3.2 DBC自组装纤维形态结构表征 |
| 3.3.3 DBC自组装纳米纤维的FTIR分析 |
| 3.3.4 DBC自组装纳米纤维的XRD分析 |
| 3.3.5 复合膜的微观形貌分析 |
| 3.3.6 复合膜的X射线衍射分析 |
| 3.3.7 复合膜的机械性能测试与分析 |
| 3.3.8 复合膜的热稳定性分析 |
| 3.3.9 复合膜的吸水性和保水性分析 |
| 3.3.10 复合膜的离子交换容量分析 |
| 3.3.11 复合膜的质子传导性测试分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间主要科研成果 |
| 致谢 |
（2）车用燃料电池关键材料技术研发应用进展（论文提纲范文）
| 1 电催化剂 |
| 1.1 催化剂活性组分的分散与负载技术 |
| 1.1.1 浸渍还原法 |
| 1.1.2 胶体法 |
| 1.1.3 有机溶胶法 |
| 1.1.4 微乳液法 |
| 1.2 催化剂性能稳定化技术 |
| 1.2.1 铂纳米粒子的抗迁移技术 |
| 1.2.2 铂纳米粒子的抗溶解技术 |
| 1.2.3 碳载体腐蚀的抑制技术 |
| 1.3 国内PEMFC催化剂的应用市场与国产化 |
| 2 质子交换膜 |
| 2.1 均质全氟磺酸质子交换膜 |
| 2.2 结构增强型全氟磺酸质子交换复合膜 |
| 2.3 质子交换膜的国产化 |
| 3 气体扩散层 |
| 3.1 气体扩散层组成与功用 |
| 3.2 气体扩散层的制造与成本 |
| 3.3 气体扩散层的应用市场与国产化 |
| 4 结语与展望 |
（3）基于专利分析的氢燃料电池汽车产业发展研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 专利分析理论研究现状 |
| 1.2.2 氢燃料电池技术研究现状 |
| 1.3 研究思路与方法 |
| 1.3.1 研究思路 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.4 研究内容与创新点 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 主要创新点 |
| 第2章 相关理论研究 |
| 2.1 专利分析理论概述 |
| 2.1.1 专利的含义 |
| 2.1.2 专利的特点 |
| 2.1.3 专利分析概念界定 |
| 2.1.4 专利分析方法的发展 |
| 2.1.5 专利分析方法的分类 |
| 2.2 知识图谱理论研究 |
| 2.2.1 知识图谱的含义 |
| 2.2.2 知识图谱的发展 |
| 2.2.3 知识图谱的分析工具 |
| 第3章 氢燃料电池专利技术现状分析 |
| 3.1 专利信息数据来源 |
| 3.2 专利信息计量分析 |
| 3.2.1 专利增长态势分析 |
| 3.2.2 专利申请领域变化趋势 |
| 3.3 主要专利权人分析 |
| 3.3.1 日本丰田汽车集团 |
| 3.3.2 韩国现代-起亚汽车集团 |
| 3.3.3 美国通用汽车集团 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 氢燃料电池专利技术热点分析 |
| 4.1 专利信息热点分析方法 |
| 4.2 专利信息突现词谱分析 |
| 4.2.1 车载储氢相关技术 |
| 4.2.2 燃料电池电堆技术 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于专利分析的氢燃料电池汽车产业发展建议 |
| 5.1 我国氢燃料电池汽车产业发展现状 |
| 5.1.1 质子交换膜、电池电堆等核心专利储备不足 |
| 5.1.2 缺乏专利预警体系 |
| 5.1.3 产业政策零散阻碍技术发展 |
| 5.1.4 专利技术难以实现市场化 |
| 5.2 我国氢燃料电池汽车产业发展建议 |
| 5.2.1 加大储氢罐材质、电堆结构技术研发投入 |
| 5.2.2 完善专利研发流程,减少试错成本 |
| 5.2.3 规划产业引导政策,保障技术发展 |
| 5.2.4 推广商用市场,加快专利成果转化 |
| 第6章 结语与展望 |
| 6.1 结语 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）直接甲醇燃料电池用质子交换膜的相对选择性优化与调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 引言 |
| 1.1 燃料电池 |
| 1.1.1 燃料电池的定义 |
| 1.1.2 燃料电池的发展史 |
| 1.1.3 燃料电池的工作原理 |
| 1.1.4 燃料电池的分类 |
| 1.1.5 燃料电池的特点 |
| 1.2 质子交换膜燃料电池 |
| 1.2.1 质子交换膜燃料电池发展史 |
| 1.2.2 质子交换膜的工作原理 |
| 1.3 直接甲醇燃料电池 |
| 1.3.1 直接甲醇燃料电池的发展史 |
| 1.3.2 直接甲醇燃料电池的工作原理 |
| 1.3.3 直接甲醇燃料电池面临的问题 |
| 1.4 质子交换膜 |
| 1.4.1 全氟磺酸型质子交换膜 |
| 1.4.2 基于Nafion膜的改性 |
| 1.4.3 部分含氟型质子交换膜 |
| 1.4.4 非氟型质子交换膜 |
| 1.5 质子交换膜的改性方法 |
| 1.5.1 酸碱相互作用 |
| 1.5.2 无机粒子掺杂 |
| 1.5.3 物理共混复合 |
| 1.5.4 化学交联改性 |
| 1.6 本文设计思想及研究实施方案 |
| 1.6.1 本文设计思想 |
| 1.6.2 本文研究实施方案 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验原料与测试方法 |
| 2.1 实验原料与试剂 |
| 2.2 测试仪器与仪器型号 |
| 2.3 表征与测试方法 |
| 2.3.1 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
| 2.3.2 ~1H核磁共振波谱(~1HNMR) |
| 2.3.3 微观形貌表征 |
| 2.3.4 热稳定性测试 |
| 2.3.5 机械性能测试 |
| 2.3.6 吸水率与溶胀率测试 |
| 2.3.7 氧化稳定性测试 |
| 2.3.8 离子交换容量测试 |
| 2.3.9 凝胶分数测试 |
| 2.3.10 甲醇渗透系数测试 |
| 2.3.11 质子传导率测试 |
| 2.3.12 甲醇电池性能测试 |
| 第三章 苯并咪唑功能化的磺化聚芳醚酮砜质子交换膜的制备与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 羧基修饰的磺化聚芳醚酮砜的合成 |
| 3.3 苯并咪唑功能化的磺化聚芳醚酮砜的合成 |
| 3.4 SPAEKS和 SPAEKS-BM-X质子交换膜的制备 |
| 3.5 SPAEKS-BM-X质子交换膜的结构表征 |
| 3.5.1 SPAEKS-BM-x质子交换膜的红外表征 |
| 3.5.2 SPAEKS-BM-x质子交换膜的核磁表征 |
| 3.6 SPAEKS-BM-X质子交换膜的性能研究 |
| 3.6.1 SPAEKS-BM-x质子交换膜的热稳定性 |
| 3.6.2 SPAEKS-BM-x质子交换膜的机械性能 |
| 3.6.3 SPAEKS-BM-x质子交换膜的微观形貌 |
| 3.6.4 SPAEKS-BM-x质子交换膜的吸水率和溶胀率 |
| 3.6.5 SPAEKS-BM-x质子交换膜的离子交换容量和氧化稳定性 |
| 3.6.6 SPAEKS-BM-x质子交换膜的接枝率和甲醇渗透系数 |
| 3.6.7 SPAEKS-BM-x质子交换膜的质子传导率和相对选择性 |
| 3.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 咪唑功能化的磺化聚芳醚酮砜质子交换膜的制备与性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 羧基修饰的磺化聚芳醚酮砜的合成 |
| 4.3 咪唑功能化的磺化聚芳醚酮砜的合成 |
| 4.4 SPAEKS-IM-X质子交换膜的制备 |
| 4.5 SPAEKS和 SPAEKS-IM-X质子交换膜的结构表征 |
| 4.5.1 SPAEKS-IM-x质子交换膜的红外表征 |
| 4.5.2 SPAEKS-IM-x质子交换膜的核磁表征 |
| 4.6 SPAEKS-IM-X质子交换膜的性能研究 |
| 4.6.1 SPAEKS-IM-x质子交换膜的热稳定性 |
| 4.6.2 SPAEKS-IM-x质子交换膜的机械性能 |
| 4.6.3 SPAEKS-IM-x质子交换膜的微观形貌 |
| 4.6.4 SPAEKS-IM-x质子交换膜的吸水率和溶胀率 |
| 4.6.5 SPAEKS-IM-x质子交换膜的离子交换容量和氧化稳定性 |
| 4.6.6 SPAEKS-IM-x质子交换膜的接枝率和甲醇渗透系数 |
| 4.6.7 SPAEKS-IM-x质子交换膜的质子传导率和相对选择性 |
| 4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 咪唑功能化的磺化聚芳醚酮砜/磺化聚乙烯醇半互穿型交联膜的制备与性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 磺化聚乙烯醇的制备 |
| 5.3 咪唑基团功能化的磺化聚芳醚酮砜的合成 |
| 5.4 质子交换膜的制备 |
| 5.5 SPAEKS-IM/SPVA-X质子交换膜的结构表征 |
| 5.6 SPAEKS-IM/SPVA-X质子交换膜的性能研究 |
| 5.6.1 SPAEKS-IM/SPVA-x质子交换膜的热稳定性 |
| 5.6.2 SPAEKS-IM/SPVA-x质子交换膜的机械性能 |
| 5.6.3 SPAEKS-IM/SPVA-x质子交换膜的微观形貌 |
| 5.6.4 SPAEKS-IM/SPVA-x质子交换膜的吸水率和溶胀率 |
| 5.6.5 SPAEKS-IM/SPVA-x质子交换膜的离子交换容量和氧化稳定性 |
| 5.6.6 SPAEKS-IM/SPVA-x质子交换膜的凝胶分数和甲醇渗透系数 |
| 5.6.7 SPAEKS-IM/SPVA-x质子交换膜的质子传导率和相对选择性 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 磺化聚乙烯醇/聚(2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸)互穿型交联膜的制备与性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 磺化聚乙烯醇的制备 |
| 6.3 SPVA膜和SPVA/PAMPS交联膜的制备 |
| 6.4 SPVA/PAMPS交联膜的结构表征 |
| 6.5 SPVA/PAMPS交联膜的性能研究 |
| 6.5.1 SPVA/PAMPS交联膜的微观形貌 |
| 6.5.2 SPVA/PAMPS交联膜的热稳定性 |
| 6.5.3 SPVA/PAMPS交联膜的机械性能 |
| 6.5.4 SPVA/PAMPS交联膜的吸水率和溶胀率 |
| 6.5.5 SPVA/PAMPS交联膜的离子交换容量和氧化稳定性 |
| 6.5.6 SPVA/PAMPS交联膜的甲醇渗透性能 |
| 6.5.7 SPVA/PAMPS交联膜的质子传导率和相对选择性 |
| 6.5.8 SPVA/PAMPS交联膜的单电池性能 |
| 6.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 结论 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间研究成果 |
（5）燃料电池用无醚键聚合物的合成及碱性离子膜性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 碱性阴离子交换膜燃料电池概述 |
| 1.2.1 碱性阴离子交换膜燃料电池组成和结构 |
| 1.2.2 阴离子交换膜 |
| 1.3 阴离子交换膜的化学稳定性 |
| 1.3.1 阴离子交换膜的化学稳定性-含醚键聚合物骨架 |
| 1.3.2 阴离子交换膜的化学稳定性-无醚键聚合物骨架 |
| 1.3.3 阴离子交换膜的化学稳定性-阳离子基团的稳定性 |
| 1.4 阴离子交换膜的离子传导率 |
| 1.4.1 阴离子交换膜的离子传导率-离子交换容量 |
| 1.4.2 阴离子交换膜的离子传导率-微相分离结构 |
| 1.5 本论文的思想 |
| 2 光引发交联型聚靛红-螺环铵-联苯阴离子交换膜 |
| 2.1 实验材料和合成方法 |
| 2.1.1 实验材料和仪器 |
| 2.1.2 N-烯丙基靛红的合成 |
| 2.1.3 聚靛红-哌啶-联苯的合成 |
| 2.1.4 聚靛红-螺环铵-联苯的合成 |
| 2.1.5 聚靛红-螺环铵-联苯阴离子膜的制备 |
| 2.1.6 阴离子膜化学结构表征和性能测试 |
| 2.1.7 PIB-co-PAB阴离子膜的表征 |
| 2.2 结果与讨论 |
| 2.2.1 N-烯丙基靛红的结构表征 |
| 2.2.2 PIB-co-PAB离子膜的制备及结构表征 |
| 2.2.3 PIB-co-PAB阴离子膜的离子交换容量、吸水率和溶胀度 |
| 2.2.4 PIB-co-PAB阴离子膜的微观形貌 |
| 2.2.5 PIB-co-PAB阴离子膜的机械性能和热稳定性 |
| 2.2.6 PIB-co-PAB阴离子膜的离子传导率 |
| 2.2.7 PIB-co-PAB阴离子膜的化学稳定性 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 苄基哌啶鎓功能化聚合物微球与无醚键聚芳烃复合阴离子交换膜 |
| 3.1 实验材料和合成方法 |
| 3.1.1 实验材料和仪器 |
| 3.1.2 苄基哌啶鎓功能化聚氯苯乙烯微球的合成 |
| 3.1.3 聚芳烃和苄基哌啶鎓功能化聚芳烃的合成 |
| 3.1.4 复合阴离子膜的制备 |
| 3.1.5 复合阴离子膜的表征 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 苄基哌啶鎓功能化聚苯乙烯微球相关表征 |
| 3.2.2 不同含量苄基哌啶鎓接枝聚芳烃的优化 |
| 3.2.3 复合阴离子膜的化学结构表征 |
| 3.2.4 复合阴离子膜的形貌表征 |
| 3.2.5 复合阴离子膜的吸水率、溶胀度和离子交换容量 |
| 3.2.6 复合阴离子膜的离子传导率 |
| 3.2.7 复合阴离子膜的化学稳定性 |
| 3.2.8 复合阴离子膜的热稳定性与机械性能 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 长烷基侧链修饰聚靛红-联苯的合成及其阴离子膜的性能 |
| 4.1 实验材料和合成方法 |
| 4.1.1 实验材料和仪器 |
| 4.1.2 长烷基链铵盐的合成 |
| 4.1.3 聚靛红-联苯(PIB)的合成 |
| 4.1.4 长烷基链铵修饰的聚靛红-联苯的合成 |
| 4.1.5 基于聚靛红-联苯阴离子膜的制备 |
| 4.1.6 基于聚靛红-联苯阴离子膜的表征 |
| 4.1.7 基于聚靛红-联苯阴离子膜的燃料电池性能测试 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 长烷基链铵盐的表征 |
| 4.2.2 聚靛红-联苯(PIB)及其阴离子膜的结构表征 |
| 4.2.3 聚靛红-联苯阴离子膜的形貌表征 |
| 4.2.4 聚靛红-联苯阴离子膜的机械性能和热稳定性 |
| 4.2.5 聚靛红联-苯阴离子膜的吸水率、溶胀度和IEC |
| 4.2.6 聚靛红-联苯阴离子膜的氢氧根离子传导率 |
| 4.2.7 聚靛红-联苯基阴离子膜的碱稳定性 |
| 4.2.8 聚靛红-联苯阴离子膜的氧化稳定性 |
| 4.2.9 聚靛红-联苯阴离子膜的燃料电池性能 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 自交联聚靛红-哌啶-芳烃类及其阴离子膜的性能 |
| 5.1 实验材料和合成方法 |
| 5.1.1 实验材料和仪器 |
| 5.1.2 聚靛红-哌啶-芳烃的合成 |
| 5.1.3 聚靛红-哌啶-芳烃阴离子膜的制备 |
| 5.1.4 聚靛红-哌啶-芳烃阴离子膜的表征 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 BP90和TPP-x聚合物阴离子膜的化学结构表征 |
| 5.2.2 BP90和TPP-x阴离子膜的形貌表征 |
| 5.2.3 BP90和TPP-x阴离子膜的机械性能和热稳定性 |
| 5.2.4 BP90和TPP-x阴离子膜的吸水率、溶胀度和离子交换容量 |
| 5.2.5 BP90和TPP-x阴离子膜的氢氧根传导率 |
| 5.2.6 TPP90阴离子膜的碱稳定性 |
| 5.2.7 TPP90阴离子膜的氧化稳定性 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 英文缩写 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）燃料电池用质子交换膜的击穿特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池的研究背景和分类 |
| 1.2.1 燃料电池的研究背景 |
| 1.2.2 燃料电池的分类 |
| 1.3 质子交换膜燃料电池发展现状、结构和工作原理 |
| 1.3.1 质子交换膜燃料电池发展现状 |
| 1.3.2 质子交换膜燃料电池的结构和工作原理 |
| 1.4 燃料电池用质子交换膜概况 |
| 1.5 本文研究选题的内容及目的 |
| 第2章 质子交换膜击穿实验的基础理论、方法和设计 |
| 2.1 固体电介质的击穿理论 |
| 2.1.1 热击穿 |
| 2.1.2 电子击穿 |
| 2.1.3 局部放电击穿 |
| 2.1.4 树枝化击穿 |
| 2.1.5 电-机械击穿 |
| 2.1.6 影响固体电介质电气强度的主要因素 |
| 2.2 质子交换膜击穿实验的方法 |
| 2.2.1 试样 |
| 2.2.2 电极 |
| 2.2.3 媒介 |
| 2.2.4 升压方式 |
| 2.3 质子交换膜击穿实验的设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 质子交换膜的击穿测试与击穿机制 |
| 3.1 质子交换膜的击穿电压值 |
| 3.1.1 实验药品与实验仪器 |
| 3.1.2 实验步骤 |
| 3.1.3 实验结果与分析 |
| 3.2 质子交换膜的击穿机制 |
| 3.2.1 实验原理 |
| 3.2.2 实验药品与实验仪器 |
| 3.2.3 实验步骤 |
| 3.2.4 实验结果与分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 质子交换膜击穿电压与温度和湿度的关系 |
| 4.1 实验原理 |
| 4.1.1 热击穿方程 |
| 4.1.2 测试电阻率 |
| 4.2 实验药品与实验仪器 |
| 4.3 实验步骤 |
| 4.3.1 击穿电压测试 |
| 4.3.2 电阻测试 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.4.1 击穿电压与温度的关系 |
| 4.4.2 击穿电压与湿度的关系 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 膜电极击穿电压的测试 |
| 5.1 标准膜电极的制备 |
| 5.1.1 实验药品与实验仪器 |
| 5.1.2 实验制备 |
| 5.2 膜电极制备流程中质子交换膜击穿电压的比较 |
| 5.2.1 实验药品与实验仪器 |
| 5.2.2 实验步骤 |
| 5.2.3 实验结果与讨论 |
| 5.3 75℃,RH70%下膜电极的击穿电压 |
| 5.3.1 实验药品与实验仪器 |
| 5.3.2 实验步骤 |
| 5.3.3 结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论和展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及参加的项目 |
（7）燃料电池用质子交换膜产业分析（论文提纲范文）
| 1 背景 |
| 2 研发技术 |
| 3 产业现状 |
| 3.1 全氟磺酸型PEM厂商代表 |
| 3.2 生产技术比较 |
| 4 研发技术发展方向及商业代表 |
| 4.1 部分氟化质子交换膜 |
| 4.2 无氟质子交换膜 |
| 4.3 复合质子交换膜 |
| 5 产业前景展望 |
（8）基于功能化碳纳米管—壳聚糖复合质子交换膜的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池简介 |
| 1.3 质子交换膜燃料电池 |
| 1.3.1 质子交换膜燃料电池简介 |
| 1.3.2 质子交换膜燃料电池的工作原理 |
| 1.3.3 质子交换膜燃料电池发展的关键问题 |
| 1.4 质子交换膜的研究进展 |
| 1.4.1 含氟型磺化聚合物质子交换膜 |
| 1.4.2 非氟型磺化聚合物质子交换膜 |
| 1.4.3 天然聚合物壳聚糖基质子交换膜 |
| 1.5 功能化碳纳米管在PEMs中的应用 |
| 1.5.1 表面化学改性 |
| 1.5.2 表面包覆改性 |
| 1.6 本课题的研究目的和意义 |
| 1.7 本课题的主要研究内容 |
| 1.8 本论文的主要创新点 |
| 第2章 壳聚糖/二氧化钛包覆碳纳米管复合膜的制备与性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂及仪器 |
| 2.2.2 实验步骤 |
| 2.2.3 测试与表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 二氧化钛包覆碳纳米管的结构与形态表征 |
| 2.3.2 壳聚糖/二氧化钛包覆碳纳米管复合膜的结构与性能表征 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 壳聚糖/硫化氧化钛包覆碳纳米管复合膜的制备与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂及仪器 |
| 3.2.2 实验步骤 |
| 3.2.3 测试与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 硫化氧化钛包覆碳纳米管的结构与性能表征 |
| 3.3.2 壳聚糖/硫化氧化钛包覆碳纳米管复合膜的结构与性能表征 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 壳聚糖/碳纳米管类流体复合膜的制备与性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂及仪器 |
| 4.2.2 实验步骤 |
| 4.2.3 测试与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 碳纳米管类流体的结构与性能表征 |
| 4.3.2 壳聚糖/碳纳米管类流体复合膜的结构与性能表征 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 壳聚糖/聚多巴胺包覆碳纳米管复合膜的制备与性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验试剂及仪器 |
| 5.2.2 实验步骤 |
| 5.2.3 测试与表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 聚多巴胺包覆碳纳米管的结构与性能表征 |
| 5.3.2 壳聚糖/聚多巴胺包覆碳纳米管复合膜的结构与性能表征 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 壳聚糖/磷酸硼包覆碳纳米管复合膜的制备与性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验试剂及仪器 |
| 6.2.2 实验步骤 |
| 6.2.3 测试与表征 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 磷酸硼包覆碳纳米管的结构与性能表征 |
| 6.3.2 壳聚糖/磷酸硼包覆碳纳米管复合膜的结构与性能表征 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（9）燃料电池用碱性聚合物电解质稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 认识燃料电池 |
| 1.3 质子交换膜燃料电池(PEMFC) |
| 1.4 碱性聚合物电解质燃料电池(APEFC) |
| 1.5 碱性聚合物电解质(APE)简介 |
| 1.5.1 APE材料的发展概况 |
| 1.5.2 APE材料的基本要求 |
| 1.5.3 APE隔膜的分类 |
| 1.6 碱性聚合物电解质(APE)基本性质研究 |
| 1.6.1 离子传导性能的提高 |
| 1.6.2 机械性能的提高 |
| 1.7 APE化学稳定性研究 |
| 1.7.1 APE材料降解分析 |
| 1.7.2 高稳定性APE合成方法 |
| 1.7.3 稳定性测试方法 |
| 1.8 Ionomer研究现状 |
| 1.9 APE研究存留问题 |
| 1.10 本论文研究思路 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 碱性聚合物电解质的制备方法 |
| 2.2.1 季铵化聚醚醚酮(QAPEEK)的制备 |
| 2.2.2 自聚集型季铵化聚醚醚酮(Cx-a QAPEEK)的制备 |
| 2.2.3 磺化纳米竹纤维(s-NBF)的制备 |
| 2.2.4 磺化纳米竹纤维共混膜的制备 |
| 2.2.5 CMSEBS的制备 |
| 2.2.6 SEBS-C6-Br的制备 |
| 2.2.7 SEBS@PTFE复合膜的制备 |
| 2.2.8 基于SEBS主链改性隔膜的季铵化 |
| 2.2.9 聚苯乙烯Ionomer的制备 |
| 2.3 碱性聚合物电解质膜燃料电池装配及测试 |
| 2.3.1 膜电极制备 |
| 2.3.2 电池装配及测试 |
| 2.4 材料表征 |
| 2.4.1 核磁共振氢谱分析(1H-NMR) |
| 2.4.2 傅里叶红外光谱分析(FT-IR) |
| 2.4.3 扫描电子显微镜分析(SEM) |
| 2.4.4 透射电子显微镜分析(TEM) |
| 2.4.5 热重分析(TGA) |
| 2.4.6 差示扫描量热分析(DSC) |
| 2.4.7 接触角测量 |
| 2.4.8 Zeta电位测试 |
| 2.4.9 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.4.10 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.4.11 正电子湮灭寿命测试(PALS) |
| 2.4.12 紫外-可见光谱分析(UV-Vis) |
| 2.4.13 动态光散射测试(DLS) |
| 2.5 材料性能测试 |
| 2.5.1 PEEK氯甲基化接枝度(GRBCl)的计算 |
| 2.5.2 SEBS/PSt酰基化接枝度(GRABr)的计算 |
| 2.5.3 碱性聚合物电解质膜溶胀率(SD%)的测算 |
| 2.5.4 碱性聚合物电解质膜含水量(WU%)以及λ的测算 |
| 2.5.5 碱性聚合物电解质膜离子电导率(IC)的测算 |
| 2.5.6 碱性聚合物电解质膜离子交换容量(IEC)的测算 |
| 2.5.7 碱性聚合物电解质膜机械性能的测试 |
| 2.6 分子动力学模拟(Molecular Dynamics,MD) |
| 参考文献 |
| 第三章 基于PEEK主链的碱性聚电解质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 季铵化聚醚醚酮(QAPEEK)的研究 |
| 3.2.1 QAPEEK的合成与结构表征 |
| 3.2.2 QAPEEK膜离子交换容量的调控 |
| 3.2.3 IEC对 QAPEEK膜离子电导率的影响 |
| 3.2.4 IEC对 QAPEEK膜机械性能的影响 |
| 3.2.5 IEC对 QAPEEK膜溶胀率及含水量的影响 |
| 3.2.6 对QAPEEK膜的综合评价 |
| 3.3 自聚集型季铵化聚醚醚酮(a QAPEEK)的探究 |
| 3.3.1 不同长度侧链Cx-a QAPEEK合成与表征 |
| 3.3.2 不同长度侧链Cx-a QAPEEK溶胀行为分析 |
| 3.3.3 不同长度侧链Cx-a QAPEEK离子传导性能分析 |
| 3.3.4 不同长度侧链Cx-a QAPEEK相分离形态探究 |
| 3.4 基于C_(12)-aQAPEEK的水致相分离的研究 |
| 3.4.1 分子动力学模拟对可行性的判断 |
| 3.4.2 成膜溶剂中引入H2O对成膜性及机械性能的影响 |
| 3.4.3 成膜溶剂中引入H2O对离子电导率的影响 |
| 3.4.4 成膜溶剂中引入H2O对燃料电池性能的影响 |
| 3.5 基于PEEK主链的APE膜稳定性的研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 磺化纳米竹纤维共混膜探究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 QAPEEK/s-NBF共混膜制备与表征 |
| 4.2.1 纤维素的提取与s-NBF的制备 |
| 4.2.2 QAPEEK/s-NBF共混膜的制备及材料的基本表征 |
| 4.3 QAPEEK/s-NBF共混膜制备条件优化 |
| 4.3.1 溶剂比例优化 |
| 4.3.2 s-NBF用量优化 |
| 4.3.3 离子交换容量优化 |
| 4.4 QAPEEK/s-NBF共混膜综合性能分析 |
| 4.4.1 溶胀行为及含水量分析 |
| 4.4.2 离子传导分析 |
| 4.4.3 机械性能分析 |
| 4.4.4 电池性能分析 |
| 4.5 QAPEEK/s-NBF共混膜微观结构分析 |
| 4.5.1 分子动力学模拟分析 |
| 4.5.2 正电子湮灭寿命测试 |
| 4.5.3 Zeta电位分析 |
| 4.5.4 纳米竹纤维磺化重要性分析 |
| 4.6 超薄膜的实现与探究 |
| 4.6.1 超薄膜策略的提出与面临的困难 |
| 4.6.2 超薄QAPEEK/s-NBF共混膜的实现与探究 |
| 4.7 QAPEEK/s-NBF共混膜稳定性探究 |
| 4.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 高稳定性低溶胀率的柔性主链APE膜探究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SEBS改性与表征 |
| 5.2.1 基于SEBS主链的高稳定性APE结构设计 |
| 5.2.2 SEBS改性与表征 |
| 5.2.3 “先成膜后季铵化”方法效率评价 |
| 5.2.4 性能评估 |
| 5.2.5 稳定性探究 |
| 5.3 SEBS-C6-TMA复合膜制备与表征 |
| 5.3.1 复合溶剂选择 |
| 5.3.2 复合膜表征 |
| 5.3.3 复合膜稳定性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 高稳定性Ionomer研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Pst-C6-TMA制备与表征 |
| 6.2.1 反应条件优化 |
| 6.2.2 Ionomer结构表征 |
| 6.2.3 Ionomer性能探究 |
| 6.3 催化层结构构建探究 |
| 6.3.1 Ionomer分子量对催化层结构的影响 |
| 6.3.2 催化剂/Ionomer比例对催化层结构的影响 |
| 6.3.3 Ionomer离子交换容量(IEC)对催化层结构的影响 |
| 6.3.4 Ionomer离子交换容量(IEC)对催化剂催化活性的影响 |
| 6.3.5 分散剂对催化层结构构建的影响 |
| 6.3.6 催化层成型温度对电池性能的影响 |
| 6.4 Pst-C6-TMA Ionomer稳定性探究 |
| 6.4.1 电池稳定性分析 |
| 6.4.2 Pst-C6-TMA化学稳定性分析 |
| 6.4.3 Pst-C6-TMA电池稳定性测试前后变化分析 |
| 6.4.4 影响电池稳定性的因素分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 从APE材料出发的电池稳定性探究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 APE膜与Ionomer对燃料电池稳定性影响的分析 |
| 7.3 热处理方法提高催化层结构稳定性的探究 |
| 7.3.1 电池稳定性分析 |
| 7.3.2 APE热分析 |
| 7.3.3 CCM热压效果探究 |
| 7.3.4 热压负面影响分析 |
| 7.4 催化层亲疏水性对电池稳定性的影响 |
| 7.5 催化层结构对电池稳定性的影响 |
| 7.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 论文内容总结 |
| 8.2 APE隔膜材料的设计 |
| 8.2.1 APE化学结构设计改进 |
| 8.2.2 APE材料微观结构设计 |
| 8.2.3 APE隔膜成型方式改进 |
| 8.2.4 Ionomer材料研究 |
| 8.3 电极结构的探究 |
| 8.4 基于APE的科学认识 |
| 攻读博士学位期间已发表和待发表的论文 |
| 第一作者和共同第一作者论文 |
| 非第一作者论文 |
| 致谢 |
（10）新型碱性燃料电池用阴离子交换膜的设计与制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 论文的主要创新与贡献 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究意义 |
| 1.2 燃料电池 |
| 1.2.1 燃料电池发展简史 |
| 1.2.2 燃料电池的工作原理 |
| 1.2.3 质子交换膜燃料电池及质子交换膜 |
| 1.3 碱性阴离子交换膜燃料电池及阴离子交换膜 |
| 1.4 阴离子交换膜中OH~-的传输机理 |
| 1.5 阴离子交换膜的碱性稳定性 |
| 1.6 阴离子交换膜的设计与制备 |
| 1.6.1 嵌段型阴离子交换膜 |
| 1.6.2 含氟型阴离子交换膜 |
| 1.6.3 疏水侧链型阴离子交换膜 |
| 1.6.4 交联型阴离子交换膜 |
| 1.7 本文的研究思路和研究内容 |
| 1.7.1 研究思路 |
| 1.7.2 研究内容 |
| 第2章 实验材料与测试方法 |
| 2.1 实验试剂和设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 分析测试技术 |
| 2.2.1 化学结构分析测试 |
| 2.2.2 膜微结构分析测试 |
| 2.2.3 膜性能分析测试 |
| 2.2.4 膜性能表征 |
| 第3章 含氟两嵌段型阴离子交换膜 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方案 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 RAFT聚合制备含氟二嵌段共聚物 |
| 3.2.3 含氟型阴离子交换膜的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 含氟二嵌段共聚物的合成与化学结构表征 |
| 3.3.2 含氟阴离子交换膜的制备 |
| 3.3.3 含氟阴离子交换膜的热稳定性和机械性能 |
| 3.3.4 含氟阴离子交换膜的微相分离结构 |
| 3.3.5 含氟阴离子交换膜的IEC、WU、SR和离子电导率 |
| 3.3.7 含氟阴离子交换膜的气体透过率 |
| 3.3.8 含氟阴离子交换膜的碱性稳定性 |
| 3.3.9 含氟阴离子交换膜的电池性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 ABA三嵌段交联型阴离子交换膜 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方案 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 N,N-diethyl-3-(4-vinylphenyl)propan-1-amine(DVPPA)单体的合成 |
| 4.2.3 RAFT聚合制备聚苯乙烯第一嵌段 |
| 4.2.4 RAFT聚合制备PS_m-PDVPPA_(2n)-PS_m三嵌段共聚物 |
| 4.2.5 QA-(PS_m-PDVPPA_(2n)-PS_m)三嵌段共聚物阴离子交换膜的制备 |
| 4.2.6 交联型x-QA-(PS_m-PDVPPA_(2n)-PS_m)-t阴离子交换膜的制备 |
| 4.2.7 交联型x-QA-(PS_m-PDVPPA_(2n)-PS_m)-t阴离子交换膜的交联度测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 DVPPA单体的合成与结构表征 |
| 4.3.2 PS_m-PDVPPA_(2n)-PS_m三嵌段聚合物的合成与结构表征 |
| 4.3.3 QA-(PS_m-PDVPPA_(2n)-PS_m)和x-QA-(PS_m-PDVPPA_(2n(-PS_m)阴离子交换膜的制备与结构表征 |
| 4.3.4 阴离子交换膜的热稳定性和机械性能 |
| 4.3.5 阴离子交换膜的微相分离结构 |
| 4.3.6 阴离子交换膜的IEC、WU、SR和离子电导率 |
| 4.3.7 阴离子交换膜的化学稳定性 |
| 4.3.8 交联型阴离子交换膜的电池性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 疏水侧链型阴离子交换膜 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方案 |
| 5.2.1 实验原料 |
| 5.2.2 RAFT聚合制备PS_m-b-PDVPPA_n二嵌段共聚物 |
| 5.2.3 疏水侧链型阴离子交换膜的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 PS_m-b-PDVPPA_n二嵌段共聚物的合成与化学结构表征 |
| 5.3.2 QA-PS_m-b-PDVPPA_n-x C阴离子交换膜的制备与结构表征 |
| 5.3.3 QA-PS_m-b-PDVPPA_n-x C阴离子交换膜的热稳定性和机械性能 |
| 5.3.4 QA-PS_m-b-PDVPPA_n-x C阴离子交换膜的微相分离结构 |
| 5.3.5 QA-PS_m-b-PDVPPA_n-x C阴离子交换膜的IEC、WU、SR和离子电导率 |
| 5.3.6 QA-PS_m-b-PDVPPAn-x C阴离子交换膜的碱性稳定性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 支链聚烯烃型阴离子交换膜 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方案 |
| 6.2.1 实验原料 |
| 6.2.2 1 1-溴-1-十一碳烯和4-苯基-1-丁烯的共聚 |
| 6.2.3 P4PB-TMA-y阴离子交换膜的制备 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 P4PB-Br-y共聚物的合成与化学结构表征 |
| 6.3.2 P4PB-TMA-y离子交换膜的制备与结构表征 |
| 6.3.3 P4PB-TMA-y阴离子交换膜的热稳定性和机械性能 |
| 6.3.4 P4PB-TMA-y阴离子交换膜的微相分离结构 |
| 6.3.5 P4PB-TMA-y阴离子交换膜的IEC、WU、SR和离子电导率 |
| 6.3.6 P4PB-TMA-y阴离子交换膜的碱性稳定性 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
四、燃料电池用的含氟质子交换膜的研发现状（论文参考文献）
- [1]氨基酸小分子有机凝胶的自组装及其复合质子交换膜[D]. 罗惠玲. 天津工业大学, 2021(01)
- [2]车用燃料电池关键材料技术研发应用进展[J]. 杜泽学. 化工进展, 2021(01)
- [3]基于专利分析的氢燃料电池汽车产业发展研究[D]. 范寻. 湘潭大学, 2020(02)
- [4]直接甲醇燃料电池用质子交换膜的相对选择性优化与调控[D]. 李海强. 长春工业大学, 2020(01)
- [5]燃料电池用无醚键聚合物的合成及碱性离子膜性能研究[D]. 张帅. 大连理工大学, 2020(07)
- [6]燃料电池用质子交换膜的击穿特性研究[D]. 尤兰轩. 武汉理工大学, 2020(08)
- [7]燃料电池用质子交换膜产业分析[J]. 赵经纬,蔡园满,易秘,梅泽峰. 江西化工, 2019(06)
- [8]基于功能化碳纳米管—壳聚糖复合质子交换膜的研究[D]. 汪杰. 武汉理工大学, 2019(01)
- [9]燃料电池用碱性聚合物电解质稳定性研究[D]. 彭燕秋. 武汉大学, 2019(06)
- [10]新型碱性燃料电池用阴离子交换膜的设计与制备[D]. 祝萌. 西北工业大学, 2019(04)
标签：燃料电池论文; 电池论文; 复合膜论文; 质子交换膜燃料电池论文; 质子交换膜论文;