阻酸阴离子交换膜的制备和表征

来源 :第九届全国膜与膜过程学术报告会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woyaodefeixiang
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
  阴离子交换膜的质子泄漏现象严重地劣化了电渗析酸浓缩和双极膜电渗析等过程的工作表现。因此,阻酸阴离子交换膜的开发引起了人们的广泛关注。鉴于质子在膜中独特的传递机理(例如Grotthuss机理),所以如何管理水在阴离子交换膜中的存在和传递行为无疑应是弱化质子跨膜传递的努力方向。本文中,基于聚偏氟乙烯和甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯与二乙烯基苯共聚物形成的互穿网络结构制备了新型的阴离子交换膜。在利用傅里叶变换红外光谱和原子力显微镜等方法了解膜组成和结构的基础上,针对系列膜样品开展了含水率、离子交换容量、膜电阻、酸吸附量、阻酸性能等系列电化学性能和电渗析传递性能的表征,并与传统商品均相阴离子交换膜和异相阴离子交换膜进行对比。实验结果表明,本工作所制备的阴离子交换膜在获得较为显著阻酸性能的同时,也表现出优良的综合膜性能,而且所提出的制膜方法易于放大,因此具有一定的应用前景。
其他文献
目前商业中广泛使用以Nafion膜为代表的全氟磺酸膜作为直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换膜,Nafion膜化学稳定性好,机械性能高,且在湿度较高的情况下具有较高的质子传导率。但Nafion膜甲醇渗透率高,成本高,这些缺点严重限制了Nafion膜在商业中的推广。磺化聚醚醚酮(SPEEK)不仅具有好的热稳定性和化学稳定性,而且成本低廉。然而SPEEK膜的质子传导率由磺化度决定,高磺化度的SPEE
以锂离子电池用聚丙烯隔膜(PP, Celgard 2500)为基材,单宁酸(TA)和三价铁离子(Fe(3+))为有机配体和无机交联剂,采用层层组装表面涂覆方法制备了TA/Fe-PP隔膜。 利用全反射红外光谱(ATR-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量仪,对隔膜的表面化学组成、表面形貌和亲水性进行了表征,并研究了隔膜的吸液率、离子电导率、电化学稳定性、循环性
本课题利用模版法合成纳米硅球,再通过微波反应得到β-环糊精改性纳米硅球(SN-β-CD).将所得到的β-环糊精改性纳米硅与Nafion溶液共混,制备用于直接甲醇燃料电池的高性能杂化质子交换膜,并用多种手段表征了改性纳米硅球和复合质子交换膜.我们发现,通过在纳米硅球表面引入β-环糊精,有效提高了其与聚合物基体之间的相容性.同时,β-环糊精改性纳米硅球与Nafion基体之间存在着较强的相互作用,能够在
本文设计合成了从单支链上再引出三个柔性支链的聚砜基膜材料,利用支链功能化,提高功能基团的空间聚集程度,同时降低带电基团聚合物主链的破坏,构建了良好的膜微观相分离,形成较好的离子通道,制得具有高氢氧根传导性和强耐溶胀性的碱性阴离子交换膜。同时膜的碱稳定性也有显著提高。
目前阴离子交换膜已经广泛应用于各种领域,如化工、食品、医药、新能源等,受到了越来越多的关注,尤其在新能源领域,阴离子交换膜燃料电池与质子交换膜燃料电池相比,显示出一定的优势.但是,大多数的阴离子交换膜材料为季铵盐聚合物,它具有碱性稳定性差、电导率低的缺点,限制了其在燃料电池中的应用.与咪唑相比,1,2,3-三氮唑具有较弱的路易斯碱,具有较好的稳定性,并且通过炔基和叠氮的“点击化学”反应和烷基化反应
将纳滤膜与电渗析技术相结合,提出一种新的用于一/多价离子选择性分离的电纳滤过程,以实现特殊领域中离子的选择性分离.该过程可同时兼具电渗析技术及纳滤技术的优点,即过程能耗较低,可实现一/多价离子的选择性分离,同时达到对溶液的浓缩与淡化.在本实验中,以磺化聚苯醚电纺丝纤维毡作为支撑层,采用界面聚合的方法构筑超薄分离层来制备电纳滤膜,并通过与商业CSO膜作比较,研究其一/二价阳离子的分离性能.ATR-F
全钒液流电池(VFB)储能技术因其安全性高、寿命长、效率高和环境友好等特点而备受关注.隔膜是VFB的关键材料之一,起着阻隔钒离子和传递其他离子形成电池回路的作用,其物化性质与成本直接影响到电池系统的性能和成本.目前,VFB用商品化全氟磺酸离子交换膜存在离子选择性低、价格昂贵等问题,限制了其商业化应用.为此,课题组原创性地提出了不含离子交换基团的“离子筛分传导”概念,将多孔离子传导膜引入到液流电池中
采用二氮杂萘酮联苯酚(DHPZ)、1,4-二(4-氟苯甲酰基)苯(BFBB)和4,4-二苯基双二氮杂萘酮(DBD)为单体,以环丁砜为溶剂进行高温溶液共聚合,制备一系列新型氮杂环聚芳醚酮酮.以氯磺酸为磺化试剂对聚合进行磺化.对测定了其离子交换容量在1.01-2.02 mmol/g,其特性粘度在7.3-9.0 dL/g之间,对其进行了红外光谱与氢核磁共振波谱的表征,得到的结构与设计相符合.对所制备磺化
氢氧根离子交换膜燃料电池是燃料电池研究领域的重要组成部分。与质子交换膜燃料电池相比,氢氧根离子交换膜燃料电池具有可选用非贵金属做催化剂,且催化活性更高;阳极反应原料渗透率低等优点。将燃料电池工作环境改为碱性,有望解决催化剂的成本和稳定性问题,实现聚合物电解质膜燃料电池的大规模工业化。阴离子交换膜作为碱性燃料电池的核心部件,存在离子传导率低和稳定性差的问题,严重制约了氢氧根离子交换膜燃料电池的发展。
一个典型的直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)工作原理包含燃料在阳极的氧化及氧气在阴极的还原,通常需要采用辅助装置为其电化学反应提供足够的燃料和氧气,如液体泵用于供给燃料、风扇用于供给氧气。这些辅助装置的参与使燃料电池系统变得复杂化,并在电化学反应过程中产生额外的功率损耗。因此用自呼吸式方法取代氧气供给风扇的DMFC即半被动式直接甲醇燃料电池得到了发展,