堿性燃料電池聚合物電解質(zhì)膜的研究的開題報(bào)告一、課題背景及研究意義堿性燃料電池（Alkalinefuelcells，簡稱AFC）是一種基于氫氧化鉀（KOH）等堿性質(zhì)電解質(zhì)的燃料電池，具有高能量轉(zhuǎn)換效率、無污染、低噪音等優(yōu)點(diǎn)，在電動汽車、電站儲能等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。聚合物電解質(zhì)膜（Polymerelectrolytemembrane，簡稱PEM）是堿性燃料電池中的關(guān)鍵部件之一，起到質(zhì)子傳導(dǎo)、氧氣、燃料氣分離的作用。目前，大多數(shù)商業(yè)化堿性燃料電池使用的是貴金屬催化劑（如白金等）和烷基苯乙烯聚合物電解質(zhì)膜（如Nafion等），其制備成本較高，限制了其規(guī)?；瘧?yīng)用的發(fā)展。因此，需要開發(fā)一種低成本、高性能的堿性燃料電池聚合物電解質(zhì)膜，以推動堿性燃料電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，如此，就有必要對堿性燃料電池聚合物電解質(zhì)膜的研究進(jìn)行深入的探索。二、研究內(nèi)容本研究將從以下幾個(gè)方面入手：1.選擇合適的聚合物材料進(jìn)行改性，以提高聚合物電解質(zhì)膜的穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和分離性能。2.制備新型質(zhì)子導(dǎo)電嵌段共聚物，并通過模板法、溶液交聯(lián)法等手段進(jìn)行表征，研究其分子結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、水合性等性質(zhì)。3.研究堿性金屬催化劑的合成及其對聚合物電解質(zhì)膜的影響，通過電化學(xué)性能測試探究催化劑對陽極和陰極的氣體分離、轉(zhuǎn)換效率等性能的影響。4.對研究所獲得的新型堿性燃料電池聚合物電解質(zhì)膜進(jìn)行物理化學(xué)性能測試，如掃描電鏡觀察微觀形貌、X射線衍射分析晶體結(jié)構(gòu)等，探究其在堿性燃料電池中的性能表現(xiàn)。三、研究方法1.合成有機(jī)陽離子及過氧化碳酰基（POC）官能化聚合物，制備氫氧化鉀（KOH）濃度為30%的堿性電解質(zhì)液，并將聚合物電解質(zhì)膜浸泡在堿性電解質(zhì)液中，以獲得具有良好穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和分離性能的聚合物電解質(zhì)膜。2.合成四氫呋喃、苯乙烯、丙烯酸等單體，采用自由基聚合合成一系列嵌段共聚物，通過模板法、溶液交聯(lián)法等手段進(jìn)行表征，研究其分子結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、水合性等性質(zhì)。3.合成堿性金屬催化劑（如鎳、銅等），在聚合物電解質(zhì)膜上進(jìn)行催化負(fù)載，并通過電化學(xué)性能測試探究催化劑對陽極和陰極的氣體分離、轉(zhuǎn)換效率等性能的影響。4.對研究所獲得的新型堿性燃料電池聚合物電解質(zhì)膜進(jìn)行物理化學(xué)性能測試，如掃描電鏡觀察微觀形貌、X射線衍射分析晶體結(jié)構(gòu)等，探究其在堿性燃料電池中的性能表現(xiàn)。四、預(yù)期成果1.獲得一種導(dǎo)電穩(wěn)定性良好、分離性能高的新型堿性燃料電池聚合物電解質(zhì)膜。2.合成一系列嵌段共聚物，并通過模板法、溶液交聯(lián)法等手段進(jìn)行表征，建立一套合成新型聚合物電解質(zhì)膜的方法。3.研究并合成了一系列新型堿性金屬催化劑，并通過電化學(xué)性能測試探究催化劑對陽極和陰極的氣體分離、轉(zhuǎn)換效率等性能的影響。4.對所獲得的新型堿性燃料電池聚合物電解質(zhì)膜進(jìn)行物理化學(xué)性能測試，并探究其在堿性燃料電池中的性能表現(xiàn)。五、總結(jié)本研究旨在研究堿性燃料電池聚合物電解質(zhì)膜的改性與制備，以期獲得一種性能良好、成本低廉的新型聚合物電解