基于纳米纤维的氨基酸簇构建及其质子传导行为研究

发布时间：2024-05-08 00:14

　　质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种可以将化学能直接转化成电能的装置,具有绿色、高效、使用寿命长等优点,已经逐渐引起研究者的广泛关注。质子交换膜(PEM)作为PEMFC重要组成部分,其性能的优劣直接决定了PEMFC的使用性能的高低。目前,商业化的Nafion因生产成本高、高温条件下质子传导率低等限制了其广泛应用。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、长径比大以及表面结构易于修饰等特点来构建质子传递通道已经成为提高质子传导性能的重要方法。质子传递是生物体内普遍存在且意义重大的过程,嗜盐菌的视紫红质蛋白具有高效的光驱质子泵功能。研究表明,氨基酸残基是其实现质子高效传递的物质基础。受此启发,本论文提出基于纳米纤维的表面修饰,实现氨基酸有序富集,构建高效质子传递通道,从而提高质子传导性能。主要研究内容如下:利用Fmoc保护技术实现了纤维素纳米晶须(CWs)的氨基酸(AAs)表面固载(CW-AAs);与磺化聚砜(SPSF)溶液共混后,利用溶液浇铸法制备了SPSF/CW-AAs复合膜,研究了其结构与性能,结果表明CW-AAs的引入显著提高了复合膜的热稳定性、...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１质子交换膜燃料电池工作原理图［６］??１．１．２质子交换膜研究进展??

转换效率高、对环境无污染以及携带便捷等优点，己经在市场上得到广泛的应用。??Ｕ．１质子交换膜燃料电池的组成及工作原理??质子交换膜燃料电池主要由膜电极、密封圈和双极板组成，如图１－１所示，??其中膜电极是最为重要的部件，而膜电极性能的优劣直接决定了质子交换膜燃料??电池性能的好坏....

图１－４通过辐射接枝方法来制备聚合物电解质膜［３４］??１．２．２交联法??

醇对膜的渗透率［３７］。交联方法主要是赋予表面没有带电位点的膜有机带电基团，??从而制备出质子交换膜。同时交联方法也可以改善离子交换膜的化学稳定性和热??稳定性。图１－５展示了聚乙烯醇和ＰＳＳＡ通过交联方法来制备质子交换膜的反应??机理［３８］。??６??

图１－５?ＰＶＡ和ＰＳＳＡ通过交联方法来制备质子交换膜的反应机理［３８］??１．２．３

最终反而使膜的离子电导率下降。现阶段，已经研制出的等离子体聚合电解质膜，??主要是利用四氟乙烯作为离子导电膜的骨架，乙烯基磷酸作为酸性基团进行质子??传导［４Ｇ］。图１－６主要显示了单体、常规聚合物和通过等离子体聚合制备的聚合物??之间的主要区别。通过等离子体聚合法制备出的聚合物....

图１－６单体、常规聚合物和等离子体聚合制备的聚合物各自的结构［４（）］??－

＿ＭＡ??图１－５?ＰＶＡ和ＰＳＳＡ通过交联方法来制备质子交换膜的反应机理［３８］??１．２．３等离子体接枝聚合法??等离子体接枝聚合是一种制备中小型燃料电池的质子交换膜的重要方法。与??传统的聚合物基膜相比，等离子体聚合膜具有高度的交联性，即便是厚度只有几??百纳米的膜也不会出....

本文编号：3967206