分子筛固载杂多酸—有机复合质子交换膜的研究

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分子筛固载杂多酸—有机复合质子交换膜的研究

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毕业论文范文题目：分子筛固载杂多酸—有机复合质子交换膜的研究，论文范文关键词：分子筛固载杂多酸—有机复合质子交换膜的研究
分子筛固载杂多酸—有机复合质子交换膜的研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：直接甲醇燃料电池(DMFC)由于对环境友好,适于用作便携式电子电器的移动电源,因而成为能源领域研究和开发的热点。质子交换膜(PEM)是DMFC中的关键部件,目前商业化的Nafion系列全氟磺酸膜存在价格昂贵、阻醇性能差、不能在较高温度下使用的缺点。本文旨在开发低成本且具有良好机械强度、阻醇性、耐热性、较高电导率的质子交换膜方面进行一些新的探索和尝试。论文在现有有机膜材料中筛选出三种:聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)和聚酰亚胺(PI),制备了PVA、CS、PI空白膜,并对空白膜吸水率、溶胀度和电导（文章此处忽略..）率等性能进行测试。在此基础上,采用13X、MCM41、Y型分子筛对无机质子导体磷钨酸进行固载,再混和入有机铸膜液中,得到了一系列分子筛固载杂多酸-有机复合质子交换膜,并对其质子导电性能、含水率、溶胀度、甲醇渗透性能进行测试和比较。聚乙烯醇空白膜含水率较高,溶胀度较大,电导率较低,质子传导以运载机理为主。13X分子筛固载磷钨酸-聚乙烯醇复合质子交换膜,含水率高,质子导电率较高,说明分子筛的固载作用较好地阻止了导质子体磷钨酸的流失。磷钨酸的加入,聚乙烯醇复合膜的电导率随温度升高上升趋势较空白膜（此处忽略..）明显,增加了部分质子以Grotthuss机理传递。但在70℃时,聚乙烯醇复合膜溶胀程度太大,影响到膜的机械强度变差。聚酰亚胺空白膜的含水率较低,溶胀度较小,电导率数据整体较低。论文尝试将13X、MCM41、Y型三种分子筛固载磷钨酸加入到聚酰亚胺中复合制膜,研究发现:分子筛对聚酰亚胺膜中的磷钨酸有一定的保持作用,无机材料加入之后,聚酰亚胺复合膜的活化能降低,且膜的质子导电率随温度升高,呈上升趋势。相同磷钨酸含量的聚酰亚胺复合膜,用MCM41固载磷钨酸制得的复合膜比用Y分子筛的电导率高,说明MCM（文章此处忽略..）41分子筛高的比表面积和均一的大孔径,较好地固载了磷钨酸。此外,在聚酰亚胺膜中加入离子液体,考察了离子液体对膜性能的影响。壳聚糖空白膜的质子传导性能不好,含水率较高,溶胀度不大。13X分子筛固载磷钨酸-壳聚糖复合质子交换膜的电导率在90℃时达到了0.123S·cm~(-1)。分子筛固载磷钨酸-聚乙烯醇复合质子交换膜、壳聚糖复合质子交换膜和聚酰亚胺复合质子交换膜的甲醇渗透系数,都小于Nafion117膜甲醇渗透系数的文献数据16.5×10~(-7)cm~2·s~(-1),表现出良好的抗甲醇渗透性。三种复合膜呈现出的甲醇扩散系数实验值大（略..）小的变化趋势为:聚酰亚胺＜壳聚糖＜聚乙烯醇＜Nafion,与论文采用分子模拟对聚合物甲醇渗透系数进行估算的模拟规律一致。相同磷钨酸负载量的复合膜,在90℃时,聚酰亚胺膜和壳聚糖膜仍表现出良好的机械性能,而聚乙烯醇膜在70℃时,溶胀程度太大,影响到膜的机械强度变差。聚酰亚胺复合膜中加入分子筛、磷钨酸等无机粒子之后,膜的热稳定性得到了提高,使得膜有望在较高的温度范围内使用。

以上为本篇毕业论文范文分子筛固载杂多酸—有机复合质子交换膜的研究的介绍部分。

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