基于聚苯并咪唑的新型中高温质子交换膜的制备和性能表征.doc

基于聚苯并咪哩的新型中高温质子交换膜的制备和性能表征摘要质子交换膜材料近期由于成本贵和不耐用的问题而饱受争议成功的主要障碍在 于需要解决高温PEM的一系列商业化燃料电池性质在学者们辛苦研究下，质子交 换膜得到了很多改善我们课题组致力于探究一种新的聚合物膜结构，以适应科技研 究对质子交换膜的日益增长的需求为了使膜材料质子的传导性能得到强化，保证掺杂了磷酸后物理性能合格，增强 氧化稳定性，提高掺杂的性质，减少相关的损失，木文将制备的几种低聚物片段和单 体，分别对于低聚物和单体的性质进行了表征后又合成目标共聚物并进行相关性质得 表征通过调整低聚物组成的部分以合成不同型的聚合物质，对比性质做出最优的选 择，以实现实验的设想，使质子的交换膜的相关应用能够再进一步地完善和可以进一 步拓展测试结果表明，聚合物的质子传导率和抗氧化能力得到了增强，也在一定程度上 减少了磷酸掺杂后的丢失关键词：聚合反应，苯并咪哇，质子交换膜Preparation and properties on the new type of polybenzimidazole characterization of proton exchange membrane of high temperatureAbstractInadequate performance, short term durability and high cost of polymer electrolyte membrane (PEM) are the major roadblocks that need to be resolved for successful commercialization of high temperature PEM fuel cell. Through the tireless efforts of scientists, technology has made considerable development of proton exchange membrane. Our team is committed to explore a new kind of polymer membrane structure, to adapt to the technology research of the growing demand for proton exchange membrane.In order to improve the proton conductivity of proton exchange membrane, enhance the mechanical properties after the doped phosphate, enhance the antioxidant capacity, improve the level of doping, reduce the loss, in this paper, the preparation of several segments of oligomer and monomers, the nature of oligomer and monomers were characterized respectively after synthesis target and the properties of the copolymer characterization. By adjusting the oligomer components in synthesis of different polymers, comparing properties to make the best choice, in order to realize the experimental idea, make relevant application of proton exchange membrane can further develop.Test results show that the proton conductivity of polymer and antioxidant ability has been enhanced, also to a certain extent, reduce the loss of the doped phosphate.Key words: Polymerization, benzene and imidazole, proton exchange membrane.-AZ. -、• .刖吕 5开题报告 6第一章文献综述 101.1背景介绍 111.2聚苯并咪瞠的简介 111.2.1聚苯并咪卩坐的基本信息 111.2.2聚苯并咪卩坐材料合成方法 121.2.3聚苯并咪卩坐的改性 121.2.4待解决的问题 131.2.5聚苯并咪卩坐的研究重点 131.3聚苯并咪瞠的应用 141.3.1部分关于聚偏二氟乙烯的应用 141.3.2 PBI为基体树脂的复合材料 141.3.3 PBI在燃料电池中的应用 151.3.4存在的问题 16第二章 工作目标的制作完成和性能研究 162.1引言 172.2准备工作 172.3实验部分 182.3.1第1号目标（含硫讎结构）低聚物的制备 182.3.2第2号目标（含毗睫结构）低聚物的制备 192.3.3日标聚合物的规划 202.3.4不含硫聚合物的合成 202.3.5含硫比例10%的聚合物的合成 212.3.6含硫比例20%的聚合物的合成 222.3.7其他几种含硫比例聚合物的制备 232.3.8膜的制备 232.3.9磷酸的掺杂 23第三章结果与讨论 错误!未定义书签。

3」结构表征 243.2粘度与分子量测定 253.3溶解性测试 253.4热稳定性测试 263.5 机械性能测试 263.6氧化稳定性测试 273.7吸水率与溶胀率测试 273.8磷酸掺杂水平测定 283.9 质子传导率测试 283.10本章小结 29第四章结论与展望 294.1结论 294.2展望 30第五章参考文献 30前言在近几年的时间里，燃料屯池因为它的污染较小、效率很高、可靠性好、维护性 好、建设的时间短等优点，所以被称为是一种清洁的、先进的、符合经济效益和坏境要 求的新型的能源体系燃料屯池十分依赖于质子交换膜的支持，因此质子交换膜越來越成为学界的研究 热点质子交换膜燃料屯池已成为汽车发动机以及大功率动力组件最具竞争力的干净 清洁型替代能源人们对质子交换膜有以下期待：质子电导率很好、很好的干湿转换 性、屯化学性能稳定、易于加工、价格合适、机械强度的必要性、注重渗透类性质 在当前燃料电池的使用和研发中，开发新型的具有更高的化学的稳定性、更高的质子 的电导率和更高的机械的性能强度的聚合物膜材料是现在燃料电池研究与发明中一 定要解决的重要的问题了聚苯并咪呼类膜由于很高的热学的稳定性、很高的机械型性能以及很良好的质子 相关的传导性能，所以成为了研究者关注着的热点。

近年来，有关聚苯并咪呼的研究, 特别是与掺杂相关的组合型材料研究，已经成为了突破传统界限的新的研究方向我们的各种实验之后，在本文中的合成的相关的苯并咪吹类膜，质子的传导率和 抗氧化的能力都得到了增强的，也在一定程度上减少了磷酸的掺杂后的丢失，增强了 掺杂的磷酸之后的机械形式的性能，增强了抗氧化的能力，提高了掺朵的水平，并通 过一些细微的调整提高了其在应用中的优良的性质了开题报告一、题日背景和研究意义1.1题目背景最近一段时间，有关聚苯并咪呼的研究，特别是与掺余相关的组合型材料研究， 已经成为了突破传统界限的新的研究方向我们有理由相信，我们有能力发现一种新 的合成方案以制作一种新的聚苯并咪呼材料质子交换膜材料近期由于成本贵和不耐用的问题而饱受争议，而成功的主要障碍 在于需要解决高温PEM的一系列商业化燃料电池性质在学者们辛苦研究下，质子 交换膜得到了很多改善低温开启、无污染以及使用便捷且效率高的优点是质子交换 膜燃料屯池的长处在航空、交通和发屯型屯站等形式展示了很大的应用得展望日前，为了使膜材料质子的传导性能得到强化，保证掺杂了磷酸后物理性能合 格，增强氧化稳定性，提高掺朵的水平，减少相关的损失，陆续的科学家们、学者们、 相关人士们在他们的科技研究中将制备的几种低聚物片段和单体，分别对于低聚物和 单体的性质进行了表征后又合成日标共聚物并进行相关性质得表征。

通过调整低聚物 组成的部分以合成不同型的聚合物质，对比性质做出最优的选择，以实现实验的设想, 使质子的交换膜的相关应用能够再进一步地完善和可以进一步拓展1.2研究意义廿前世界上最成熟了的那一种能将氢气还有空气中的氧气化合成干净的水并排 放出屯的技术应该就是PEMFC的技术了燃料屯池如果想正常运行，就要依靠质子 交换膜了它承担着阻止了电子在膜内的传导，分开了阴阳两级之间，避免了电极的 短路，提供了离子的通道等的类似的作用开发出新的高的屯导率的质子、化学的稳 定性很高还有机械的强度的很高的聚合物的膜的材料是用來解决资源的环境的问题 的必须要的，是科学研究的新的方向了可见到了质子的交换膜是贯穿于燃料屯池了的各大的重要的环节之中，研究并改 善了质子的交换膜的技术后有助于了完善这燃料屯池的工作的体系，又增强了应用的 价值，对于解决能源的问题，资源的问题和环境的问题都有着很深远的意义和影响二、国内外研究现状2.1质子交换膜的现状我国关于质子交换膜的研究比较具有经验基础而后随着研究的再次进展，为了 能够提高了质了的交换膜的性能，对质了的交换膜的改进的研究也正在不断的进行 着从最近两年的文献报道看，改进方法可用到这以下几种方法：⑴依靠了比表面积较大和纳米的颗粒尺寸比较小的特点提高复合膜的存水的能力，膜 材料应用了纳米技术以及有机无机相结合这种现今习以为常的技术，使温度之类的重 要限制条件得到改善；(2) 对膜的基础结构上改进，或者针对目前最常使用的膜的缺点，或另选用新型基础材 料，对质子交换膜的骨架进行研究；(3) 增加其中微孔，特别是对膜的内部结构进行调整，以防催化剂中毒，并使解决成膜 方便的问题。

另外，除了这3种的方法，现有的许多的研究都多多少少的采用了的纳米的技术，使 材料变得更加的小，性能也会更好2.2聚苯并咪哇材料的现状在现今的研究学习中，聚苯并咪哇材料通常被如此划分为PBI(L-PBI)和 PBI(A-PBI),这是众所周知的一种称呼方法，具有广泛的认知度我们的研究也是从 中获得了很多的发现，可见研究系统性的重要性获得PBI的方法很多，为了使聚苯并咪噪更适合应用，实现聚苯并咪哇的实用性质, 科学家进行了广泛探索和改进仲胺型氮原子的PBI含1-N原子，主要的化学活性位 是其上的H原子，活性是有一定保证的,配位反应可能发生，类似酰基化、交联的反应 和烷基的取代等可能发生PBI的孤对电子也作为一种常用的改性突破点进行设计实 验，并取得了突出进展PBI分子可以依靠交叉性研究联结的体系，改善膜的强度等 属性，实现材料性质的突破性发展三、主要内容与待解决的问题3. 1主要内容我们的实验计划将制备几种低聚物片段和单体，分别对计划的低聚物和单体的性 质进行表征后合成目标共聚物并进行相关的性质的表征通过调整低聚物组分以合成 不同的聚合物，对比性质做出最好的选择，以达到减少了损失，增强了掺杂磷酸后的 机械性能，保证掺杂了磷酸后物理性能合格，增强氧化稳定性，提高了掺。