高电导率稳定交联网络结构质子交换膜的制备及性能研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51373092
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0309.光电磁功能有机高分子材料
- 结题年份:2017
- 批准年份:2013
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2014-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:陈沛; 翁强; 朱生勃; 徐亦为; 张莉娜; 王文娟; 王寿平; 王艳慧; 胡昆;
- 关键词:
项目摘要
Polymer electrolyte membranes (PEMs) are one of the key materials for fuel cell. Whereas how to solve the contradiction between a high proton conductivity and good stabilities is now the hot spot of development for PEMs and bottlenecks in PEM application. A novel idea is proposed according to the structure factor resulting to the contradiction, where PEMs with certain structure characteristics for high proton conductivity and network structure stabilized by multiple cooperative interactions will be constructed. Series of novel benzil monomers containing multiple active sites will be designed and synthesized. Series of crosslinkable side chain-type or main/side chain-type sulfonated polymer with high oxidative stability will be prepared via direct copolymerization of the monomers. A novel construction method for crosslinked PEMs stabilized by multiple cooperative interactions will be build up, where covalent/ionic/hydrogen bonding crosslinking structure will be formed via series reactions, such as cycle condensation of benzil group in side-chain, nuclei substitution of phenol groups, et al. The forming rule of the crosslinking structure will be discovered by measuring the structure of PEM prepared under different conditions. The correlation between the structure and properties of PEM will be revealed via studying the performances of PEM such as proton conductivity, stability, et al. The effection of cross-linked network structure on improving the performance of PEM will also be found. Cross-linked PEM with both high proton conductivity and high stability will be expected to be prepared,and a method for dissolving the the contradiction will be developed.We believe that,the development of design and preparation of PEM materials will be achieved, and the application of PEM will also be promoted through the project.
质子交换膜(PEM)是燃料电池的关键材料之一。PEM高电导率与其高稳定性之间的矛盾是目前PEM研究关注的热点和PEM应用的瓶颈。依据引起该矛盾的化学结构因素,本课题提出"在保持高电导率结构优势基础上,构建含多重交联网络结构的高稳定性PEM"策略。拟在合成结构新颖并含多活性位点的偶酰单体基础上,通过单体的缩聚反应,制备高抗氧化性可交联侧链或主/侧链复合磺化聚合物。进一步利用侧链偶酰基的缩环或酚羟基的亲核取代反应,制备含共价/离子/氢键等多重作用力协同交联网络结构的PEM;通过表征PEM结构,阐明交联结构随制膜条件变化的形成规律。研究PEM的电导率和稳定性等性质,揭示PEM结构与其性能的关系;阐明交联网络结构对于提升PEM性能的作用机理。期待制备的交联PEM在保持高电导率的同时具有高稳定性,解决PEM高电导率与其高稳定性之间的矛盾问题,实现PEM材料设计和制备技术的进步,促进PEM的应用研究。
结项摘要
质子交换膜(PEM)是燃料电池的关键材料之一。PEM高电导率与其高稳定性之间的矛盾是目前PEM研究关注的热点和 PEM应用研究的瓶颈。依据引起该矛盾的化学结构因素,本项目提出“在保持高电导率结构优势基础上,构建含多重交联网络结构的高稳定性 PEM”策略。在此基础上,设计合成了三种多活性位点的二氟芳香单体(DFDMED,DFTMP和AODFMED),通过缩聚反应制备了系列可交联侧链磺化聚合物。进一步利用侧链偶酰基的缩环反应,制备了含共价/离子/氢键等多重作用力协同交联网络结构PEM。研究结果发现,DFDMED基侧链磺化嵌段型聚醚砜表现出高的电导率(2.05 mequiv/g,80 oC时225 mS/cm);DFTMP基侧链磺化聚醚砜虽然离子交换容量(IEC)较低(1.88 mequiv/g),但是其电导率较高(80 oC时208 mS/cm),归因于其高密度的磺化侧链结构。相应的交联膜表现出较低的吸水率、尺寸变化率、甲醇渗透率和较高的抗氧化稳定性,同时其电导率会有一定程度的下降。TEM研究表明,侧链和嵌段结构有利于亲水的磺化基团聚集构建离子通道,因而PEM电导率高;喹喔啉交联结构可以显著提高PEM的尺寸和化学稳定性,进而有助于实现PEM高电导率与高稳定性之间的平衡。在PEM研究的基础上,我们将相应的策略应用于阴离子交换膜(AEM)研制。设计合成了三种新型侧链结构二氟芳香单体(DFDB,DFDM和DFBDM),并制备了基于这三种单体的系列阴离子交换膜。通过引入了季铵盐和咪唑盐两种离子功能基团,研究了不同离子交换基团以及交联结构对膜性能的影响。研究结果发现,DFDM基侧链季铵盐嵌段型聚醚砜(1.15 mequiv/g)表现出优异的性能,其80 oC时电导率达到86.3 mS/cm,耐碱性较高。本项目研究结果为新型单体及高性能聚合物电解质膜材料的设计和开发提供了理论和技术支持。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(1)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(7)
专利数量(5)
Phenolate anion-based branched/cross-linked poly (arylene ether sulfone) hydroxide exchange membranes
酚盐阴离子型支化/交联聚(亚芳基醚砜)氢氧化物交换膜
- DOI:10.1016/j.ijhydene.2016.02.083
- 发表时间:2016-04
- 期刊:International Journal of Hydrogen Energy
- 影响因子:7.2
- 作者:Zhou Jinfang;Chen Pei;Weng Qiang;Fang Jianhua;Chen Xinbing;An Zhongwei
- 通讯作者:An Zhongwei
Synthesis and properties of poly(arylene ether sulfone) anion exchange membranes with pendant benzyl-quaternary ammonium groups
苄基季铵侧基聚芳醚砜阴离子交换膜的合成及性能
- DOI:10.1016/j.polymer.2017.06.004
- 发表时间:2017-07
- 期刊:POLYMER
- 影响因子:4.6
- 作者:Qian Shi;Pei Chen;Xueliang Zhang;Qiang Weng;Xinbing Chen;Zhongwei An
- 通讯作者:Zhongwei An
Poly(arylene ether sulfone) bearing multiple benzyl-type quaternary ammonium pendants: preparation, stability and conductivity
带有多个苄基季铵垂体的聚亚芳基醚砜:制备、稳定性和电导率
- DOI:10.1039/c7ra04214k
- 发表时间:2017-06
- 期刊:Rsc Advances
- 影响因子:3.9
- 作者:Qian Shi;Pei Chen;Jinfang Zhou;Qiang Weng;Xueliang Zhang;Xinbing Chen;Zhongwei An
- 通讯作者:Zhongwei An
Facile synthesis and the properties of novel cardo poly(arylene ether sulfone)s with pendent cycloaminium side chains as anion exchange membranes
带有悬垂环胺侧链的新型cardo聚(亚芳基醚砜)作为阴离子交换膜的简便合成及其性能
- DOI:10.1039/c7py00690j
- 发表时间:2017-08-07
- 期刊:POLYMER CHEMISTRY
- 影响因子:4.6
- 作者:Gong, Feixiang;Wang, Ruiqiang;Zhang, Suobo
- 通讯作者:Zhang, Suobo
介孔碳掺杂磺化聚酰亚胺质子膜的制备与性能
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:精细化工
- 影响因子:--
- 作者:王文娟;陈沛;安忠维;陈新兵
- 通讯作者:陈新兵
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
基于状态关联性的Boost变换器混沌与反混沌控制
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:物理学报
- 影响因子:--
- 作者:胡维;陈新兵;陈虹;唐雄民
- 通讯作者:唐雄民
水稻矮杆突变体D814基因图位克隆与功能分析
- DOI:10.19586/j.2095-2341.2017.0040
- 发表时间:2017
- 期刊:生物技术进展
- 影响因子:--
- 作者:陈新兵;黄荣峰;王娟
- 通讯作者:王娟
环己基结构对二芳基取代乙炔类液
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:液晶与显示2004; 19 (4): 275~277.
- 影响因子:--
- 作者:陈新兵;冯凯;贾林;安忠维
- 通讯作者:安忠维
江苏沿海滩涂土壤中细菌培养方法的优选
- DOI:--
- 发表时间:2010
- 期刊:土壤学报
- 影响因子:--
- 作者:张雯雯;陈新兵;赵秀锦;朴哲;周春霖;殷士学;Zhang Wenwen2 Chen Xinbing2 Zhao Xiujin2 Piao Zhe2
- 通讯作者:Zhang Wenwen2 Chen Xinbing2 Zhao Xiujin2 Piao Zhe2
中温SOFC阳极阻挡层La_(0.45)Ce_(0.55)O_(2-δ)薄膜的制备
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:稀有金属材料与工程
- 影响因子:--
- 作者:朱晓东;吴丽军;孙克宁;周德瑞;张乃庆;陈新兵
- 通讯作者:陈新兵
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
内容获取失败,请点击重试
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图
请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
陈新兵的其他基金
“刚柔相济”梳形侧链聚咔唑基离聚物的制备和性能研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:53 万元
- 项目类别:面上项目
聚合物近晶相有序结构固化构筑阴离子膜及其微相分离对电导率的提升机制
- 批准号:51773112
- 批准年份:2017
- 资助金额:61.0 万元
- 项目类别:面上项目
极性芳杂环自组装新型液晶材料的合成与性能研究
- 批准号:50802058
- 批准年份:2008
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}