碱性阴离子交换膜(AAEM)中扮演一个重要的角色在燃料电池的发展。在本研究中,静电纺丝技术被用来AAEM做好准备。我们使用BC / TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba膜衬底的引入季铵组BC / TiO做准备gydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ CHPTAC (3-chloro-2-hydroxypropyl三甲基氯化铵)复合膜。和复合膜的特点是通过XRD, SEM, XPS和TG方法。发现BC / TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ CHPTAC (0.05 g)膜表现出较高的热稳定性和更好的综合性能。取代度(DS)、水吸收,BC / TiO的离子交换容量(IEC)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ CHPTAC膜。结果表明,DS,公元前水吸收,IEC / TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ CHPTAC膜1.16、140%,1更易gydF4y2Ba
最近,随着能源危机的升级,越来越多的关注一直对燃料电池的研究。燃料电池为住宅应用已经证明他们的发电能力较低热值使用天然气(效率高达60%gydF4y2Ba
目前,聚乙烯醇(PVA) [gydF4y2Ba
根据一些研究,细菌纤维素膜(BC)有许多优良性能,如纯度高(99% - -100%)、超细(纳米),高水分潴留和热稳定性,低渗透天然气和高杨氏模量在潮湿条件下(gydF4y2Ba
在本文中,我们采用了静电纺丝技术BC / TiO做准备gydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ CHPTAC纳米纤维膜。这种复合膜使强度高、离子交换能力大,成本低。与其它膜相比,BC / TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ CHPTAC复合膜表现出类似的性能,因此成为燃料电池中的应用前景。gydF4y2Ba
公元前样本培养使用gydF4y2Ba
一定数量的BC粉添加到8%氯化锂/ DMAC (w / w)的解决方案。混合搅拌在100°C 1 h形成均匀BC /氯化锂/ DMAC的解决方案。气泡被快速离心消灭的解决方案。一定数量的TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba粉添加到公元前/氯化锂/ DMAC解决方案,其次是超声波分散。适应纺丝温度、湿度、电压、挤压速度,和接收距离,收集的超细纳米纤维是一个铝箔辊。固化后在乙醇和蒸馏水清洗,TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba公元前/再生膜。gydF4y2Ba
上述TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba公元前/膜是添加到250毫升三颈瓶和加热水浴60°C 1 h和异丙醇作为溶剂。然后我们添加CHPTAC上述解决方案根据一定的摩尔比(10:1)在公元前CHPTAC脱水葡萄糖单元。氢氧化钠(2摩尔/升)的解决方案是用来调整体系的pH值。之后,电磁搅拌连续了4-16 h在特定温度(25-60°C)。清洗产品终于到冻干机冻干与获取碱性阴离子交换膜。gydF4y2Ba
PVA粉末添加蒸馏水,搅拌在90°C 2 h形成均匀、透明的解决方案(PVA质量分数是8%)。TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ BC / CHPTAC-OH / PVA膜浸泡到PVA的解决方案。膜转移到两个玻璃盘子然后干60°C,形成一个三明治结构。然后TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ BC / CHPTAC-OH / PVA碱性阴离子交换膜铸造。gydF4y2Ba
溶液的流变特性,研究了使用旋转粘度计,在剪切速率从0.001年代gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba0.1年代gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba。使用x射线衍射仪(XRD)观察薄膜晶体结构(力量D8进步,德国)。2样品进行扫描gydF4y2Ba
取代度(Ds)膜的计算由以下方程:gydF4y2Ba
细胞膜在冻干−55°C 24 h,直至恒重获得干膜。然后,他们沉浸到去离子水在室温下48 h。这一次后,膜,与纸擦拭,很快在微量天平称重。膜的水吸收(吴)计算gydF4y2Ba
离子交换容量(IEC、更易/ g)检查使用传统的酸碱滴定,计算以下方程:gydF4y2Ba
水溶胀比(SR)的膜被浸泡样品调查成水在室温下48 h,并计算了SR以下方程:gydF4y2Ba
单纤维的机械性能测量使用shimazuags - 100 - nx万能材料试验机(日本),和一个20毫米计量长度在横梁的50 mmgydF4y2Ba
离子电导率(gydF4y2Ba
公元前的浓度对实际上电纺纤维的形态有重要影响。图gydF4y2Ba
纤维素浓度的影响(a)和(b)温度对溶液的表观粘度。gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
SEM照片(a)本机公元前公元前(b-f)再生纤维(g) 0.1克TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba公元前/ 1.35%,0.05 g TiO (h)gydF4y2Ba2gydF4y2BaBC / 1.35%,(我)0.01 g TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba公元前/ % 1.35。gydF4y2Ba
数据gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
公元前公元前(a)的x射线衍射模式和再生纤维;(b)的x射线衍射模式纺丝纤维,0.1 g TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ BC复合纤维,TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba;(c) TiO的XPS谱gydF4y2Ba2gydF4y2Ba公元前/混合纤维;(d)窄谱的钛元素;(e)在纤维膜钛元素的映射。gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
(一)BC和TiO的TGA曲线gydF4y2Ba2gydF4y2Ba公元前/纳米纤维;(b)的傅立叶变换红外光谱AAEM TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba公元前公元前/混合纤维,和本地。gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
从表gydF4y2Ba
反应条件的影响程度的替代(DS)的产品。gydF4y2Ba
| 样品gydF4y2Ba | 摩尔比gydF4y2Ba | 温度(°C)gydF4y2Ba | 时间(小时)gydF4y2Ba | DSgydF4y2Ba | IEC(更易/ g)gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|---|---|
| 1gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 25gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 0.3145gydF4y2Ba | 0.25gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 1。2gydF4y2Ba | 45gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 0.4890gydF4y2Ba | 0.34gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 1。3gydF4y2Ba | 60gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 0.4414gydF4y2Ba | 0.40gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 1。4gydF4y2Ba | 25gydF4y2Ba | 8gydF4y2Ba | 0.9305gydF4y2Ba | 0.89gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 1。6gydF4y2Ba | 60gydF4y2Ba | 8gydF4y2Ba | 0.6519gydF4y2Ba | 0.65gydF4y2Ba |
| 6gydF4y2Ba | 1。8gydF4y2Ba | 25gydF4y2Ba | 16gydF4y2Ba | 0.7468gydF4y2Ba | 0.72gydF4y2Ba |
| 7gydF4y2Ba | 1。2gydF4y2Ba | 60gydF4y2Ba | 16gydF4y2Ba | 1.438gydF4y2Ba | 0.99gydF4y2Ba |
| 8gydF4y2Ba | 1。4gydF4y2Ba | 25gydF4y2Ba | 16gydF4y2Ba | 1.156gydF4y2Ba | 0.91gydF4y2Ba |
摩尔比率:CHPTAC氢氧化钠的摩尔比率。gydF4y2Ba
从表gydF4y2Ba
燃料电池的电化学性能是显著影响膜的水吸收。充足的水可以提供足够的运营商离子迁移。图gydF4y2Ba
(a)的影响产品的DS水吸收;(b) TiO的力学性能gydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ BC / CHPTAC-OH / PVA膜与不同的DS。gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
燃料电池是显著影响膜的尺寸稳定性。它是衡量膜的溶胀比。表gydF4y2Ba
肿胀复合膜的性质。gydF4y2Ba
| 数量gydF4y2Ba |
|
|
ΔgydF4y2Ba |
ΔgydF4y2Ba |
ΔgydF4y2Ba |
|---|---|---|---|---|---|
| 1gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 4.0gydF4y2Ba | 0.046gydF4y2Ba | 1.15gydF4y2Ba | 15.82gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 0.3145gydF4y2Ba | 4.0gydF4y2Ba | 0.0616gydF4y2Ba | 1.54gydF4y2Ba | 16.86gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 0.4414gydF4y2Ba | 4.0gydF4y2Ba | 0.0684gydF4y2Ba | 1.71gydF4y2Ba | 17.54gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 0.489gydF4y2Ba | 4.0gydF4y2Ba | 0.0732gydF4y2Ba | 1.83gydF4y2Ba | 17.99gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 0.6519gydF4y2Ba | 4.0gydF4y2Ba | 0.0912gydF4y2Ba | 2.28gydF4y2Ba | 18.71gydF4y2Ba |
| 6gydF4y2Ba | 0.7468gydF4y2Ba | 4.0gydF4y2Ba | 0.0968gydF4y2Ba | 2.42gydF4y2Ba | 19.42gydF4y2Ba |
| 7gydF4y2Ba | 0.9305gydF4y2Ba | 4.0gydF4y2Ba | 0.11gydF4y2Ba | 2.76gydF4y2Ba | 20.01gydF4y2Ba |
| 8gydF4y2Ba | 1.156gydF4y2Ba | 4.0gydF4y2Ba | 0.12gydF4y2Ba | 3.01gydF4y2Ba | 20.78gydF4y2Ba |
| 9gydF4y2Ba | 1.438gydF4y2Ba | 4.0gydF4y2Ba | 0.1356gydF4y2Ba | 3.39gydF4y2Ba | 21.52gydF4y2Ba |
图gydF4y2Ba
复合膜在不同温度下的离子电导率。gydF4y2Ba
在本文中,我们使用静电纺丝技术BC / TiO做准备gydF4y2Ba2gydF4y2Ba纳米纤维。然后BC / TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ CHPTAC-OH / PVA膜对碱性燃料电池通过碱化反应和碱性化就做好了准备。复合膜的属性包括水吸收、肿胀程度,机械性能,离子交换容量和离子导电性。发现获得AAEMs表现出高DS(1.16),当碱的摩尔比率和CHPTAC是1.2反应时间是16 h。公元前的水吸收和IEC / TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ CHPTAC膜分别为140%和1更易/ g,分别。与此同时,复合膜表现出优良的尺寸稳定性。复合膜的力学性能提高了PVA和BC / TiOgydF4y2Ba2gydF4y2Ba/ CHPTAC-OH / PVA碱性阴离子交换膜最大饱和度表现出更好的机械强度(压力:25.18 MPa,应变:38.05%)。此外,复合膜的离子电导率在80°C 0.0093 s /厘米。与其他商业膜相比,和复合膜表现出类似的表演,因此有前途的许多应用程序在燃料电池。gydF4y2Ba
作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba
作者承认金融支持中国国家自然科学基金(没有。21206076)和江苏省自然科学基金(没有。BK - 2012401)。这项工作是由先进的催化和绿色制造协同创新中心(常州大学),协同作用的研究中心高级Micro-Nano-Materials和江苏省技术和项目优先资助的学术程序开发江苏高等教育机构(PAPD,中国)。gydF4y2Ba