Физическая химия материалов с высокой протонной проводимостью

Физическая химия материалов с высокой протонной проводимостью

Автор: Добровольский, Юрий Анатольевич

Количество страниц: 478 с. ил.

Артикул: 4398505

Автор: Добровольский, Юрий Анатольевич

Шифр специальности: 02.00.04

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2008

Место защиты: Черноголовка

Стоимость: 250 руб.

Физическая химия материалов с высокой протонной проводимостью  Физическая химия материалов с высокой протонной проводимостью 

1. Протонные проводники строение, структура, свойства, применение
1.1. Особенности протонного переноса.
1.2. Неорганические протонные проводники.
1.3. Органические низкомолекулярные протонные проводники.
1.4. Протонообменные полимерные мембраны.
1.4.1. Перф орированные мембраны
1.4.2. Мембраны на основе ароматических полимеров.
1.4.2.1. Сульфирование готового полимера
1.4.2.2. Полимеризация сульфированных мономеров.
1.4.2.3. Мембраны на основе полиимидов
1.4.2.4. Полифосфазены
1.4.3. Последние достижения в синтезе ароматических протонобменных мембран.
1.4.4. Органопсорганические гибридные мембраны.
1.4.5. Мембраны на основе полимеров и оксокислот
1.4.6. Полностью полимерные электролиты.
1.4.7. Заключение.
1.5. Практическое применение суперпротоников.
1.5.1. Электрохимические сенсоры водорода.
1.5.1.1. Термокаталитические сенсоры
1.5.1.2. Полупроводниковые сенсоры
1.5.1.3. Электрохимические сенсоры
1.5.1.4. Амперометрические сенсоры
1.5.1.5. Потенциометрические сенсоры
1.5.1.6. Электрохимические сенсоры водорода процессы и конструкции
1.5.2. Топливные элементы.
1.5.2.1. Характеристики топливного элемента.
1.5.2.2. Топливные элементы с протонобменной мембраной РЕМС
2. Методики экспериментов.
2.1. Методы исследования ионных проводЕикоп
2.1.1. Импедансная спектроскопия.
2.1.2. Рентгеноструктурный анализ
2.1.3. Поршковая рентгеновская дифрактография для восстановления структуры и определения фазового состава
2.1.4. Синхронный термический анализ и дифференциальнотермический анализ
2.1.5. Методика количественного анализа множественности состояний молекул в нано и микрообъемах мембранных систем на основе измерений парциальных коэффициентов самодиффузии методом ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля.
2.1.6. Колебательная спектроскопия.
2.2. Методы исследования поверхности и межфазных процессов
2.2.1. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.
2.2.2. Атомная сканирующая туннельная спектроскопия
2.2.3. Особенности использования потенциодинамических методов и импедансной спектроскопии для исследования электрохимических процессов на поверхности электродов ТЭ
2.2.4. Квантовохимическое моделирование структурных особенностей ионных проводников и процессов ионного транспорта
2.3. Методы изготовления и тестирования образцов твердотельных электрохимических устройств
2.3.1. Потенциометрические твердотельные газовые сенсоры
2.3.2.Топливные элементы с полимерными мембранами.
2.3.3.Топливные элементы на основе микропористого кремния.
2.3.3.1. Пористые матрицы на основе кремния.
2.3.3.2. Пористые матрицы на основе алюминия
2.3.3.3. Сборка и тестирование микротопливного элемента.
3. Кристаллические неорганические суперпротоники.
3.1. Ортотеллураты и ортопсриодаты.
3.1.1. Аддукты ортотеллуровой кислоты литературные данные.
3.1.2. Кристаллические структуры новых аддуктов ортотеллуровой кислоты .
3.1.3. Кристаллохимические особенности солей йодных солей.
3.1.4. Новые соли на основе ортоиодной кислоты
3.1.4.1. КЬ2Н3Ю
3.1.4.2.КЬ4НОН2 О
3.1.4.3. СэНЛОбЩОб и СэНДОб ИзЮбОНзО.
3.1.4.3. С8Н.,ЮбН5Ю.5Н2О
3.1.4.5. С1ОНзОзСНН5Юб.
3.1.4.6. СзН6Ю
3.1.4.7. СзШзЬНПОзНзЮб.
3.1.4.8. Свз Н
3.2. Квантовохимическое моделирование протонного транспорта в одно и двузамещеиных солях с октаэдрическими анионами
3.3. Строение проводящего протоигидратного комплекса
кремневольфрамовой кислоты.
3.4. Кристаллическая структура Ь2НР2 О и аК3Но.
3.5. Зависимость транспортных свойств солей кремнийвольфрамовой кислоты от природы катиона
3.6. Проводимость и морфология композитных твердых электролитов 8ппН2Отетерополисоединения.
4. Низкомолскулярные органические сунерпротоники.
4.1. Производные ароматических кислот
4.1.1. Бензолполикарбоновые кислоты.
4.1.2. Соли тримезиновой кислоты
4.1.3. Особенности протонного переноса в солях
4.2. Ароматические сульфокислоты.
4.2.1. Известные сульфокислоты
4.2.2. Мезитиленсульфокислота
4.2.3. Фенол2,4дисульфокислота.
4.2.4. Резорцин2,4дисульфокислота
4.3. Квантовохимическое моделирование процессов гидратации и протонного переноса в твердых электролитах на основе сульфокислот
4.3.1. Ароматические сульфокислоты с различными заместителями в ортоположении.
4.3.2. Фенолдисульфокислоты
4.3.3. Моделирование протонного переноса.
5. Полимерные электролиты на основе ароматических карбоновых и сульфоновых кислот
5.1. Проводимость электролитов системы ПВС производные карбоновых кислот
5.2. Проводимость электролитов системы ПВС сульфокислоты
5.3. Свойства электролитов в системе ПВС фенол дисульфокислота
5.3.1. ИКспектроскопическое изучение гидратации полимеров.
5.3.2. Влияние сшивки на параметры протонобменных мембран
5.3.3. ЯМРисследования процессов электромасс переноса
6. Электрохимические твердотельные устройства на основе суперпротоников
6.1. Газовые сенсоры
6.1.1. Водородные сенсоры на основе гегерополисоединений.
6.1.2. Сенсоры на основе композитных материалов 8п ГПС.
6.1.3. МДП структуры с супериониками.
6.1.3.1. Сенсоры на основе НАФИОНа.
6.1.3.2. Сенсоры на основе поливинилового спирта.
6.2. Низкотемпературные топливные элементы
6.2.1. Катализаторы и газодиффузионные слои для водородновоздушных топливных элементов
6.2.1.1. Газодиффузионные слои на основе терморасширенного графита
6.2.1.2. Катализаторы на основе нановолокон, импрегнированные в газодиффузионные слои.
6.2.2. Микроскопия поверхности мембранных блоков и транспортные параметры мембран с каталитическими слоями, полученными магнетронним распылением.
6.2.2.1. Технологические процессы нанесения каталитических слоев
6.2.2.2. Анализ поверхности мембраны до и после обработки.
6.2.2.3. Электрохимические исследования мембраноэлектродных блоков
6.2.3. Сборка и тестирование батарей топливных элементов на основе компонентов, разработанных в ходе выполнения работы
Основные выводы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Полифосфазены являются новым классом полимеров, достаточно перспективным для использования в ТЭ благодаря их термической и химической стабильности, и возможности легко изменять в широких пределах химическую структуру полимера введением различных боковых цепей в их РИ основную цепь. Протонпроводящие мембраны на основе сульфированные полифосфазенов вполне могут выступать в качестве альтернативы перфторированным мембранам. Однако, существует лишь ограниченное количество работ посвященных получению и характеризации таких мембран. Трудности, связанные с получением мембран на основе сульфированных полифосфазенов заключаются в получении таких полимеров и согласовании их гидрофильногидрофобных свойств для предотвращения растворимости полимера в воде 9. Один из основных методов синтеза этих полимеров заключается в реакции полидихлорфосфазена с разнообразными нуклеофильными агентами приводящей к образованию органических полимерных производных с высокой молекулярной массой, свойства которых зависят в значительной степени от природы боковых заместителей. Также возможно использование 1,3пропансульфона в качестве сульфирующего агента, однако степень сульфирования при этом получается достаточно низкой 1. Ариолоксиполифосфазены могут быть сульфированы также с использованием триоксида серы в дихлормстане. Показано 2, что когда мольное соотношение 3 к количеству мономерных звеньев меньше единицы не Ссульфирования не наблюдается, а происходит атака полимерных цепей с формированием 3 комплекса, в то время как при увеличении количества 3 имеет место Ссульфирование. Обычно сульфирование полифосфазенов приводит к образованию водорастворимых полимеров 7, однако возможно получение водонерастворимых мембран путем сшивания мембран с последующим гетерогенным сульфированием 3. Также водонерастворимые мембраны могут быть получены введением алкильных групп в ароматическое ядро и варьированием степени сульфирования полимера. Мембраны на основе иономеров, рассчитанные на использование в высокотемпературных ТЭПЭМ, предпочтительно должны сохранять высокую проводимость при низких уровнях увлажнения. Представляется необходимым улучшить сохранение воды при высоких температурах и улучшить эксплуатационные характеристики при низком содержании воды вместе с тем, необходимо уделять особое внимание химической и морфологической стабильности мембраны для сопротивления избыточному увлажнению водой. Морфология мембраны важна для ее эксплуатационных характеристик она находится в сложной зависимости от природы иономера и процесса формирования мембраны. Она сильно зависит от содержания воды, концентрации и распределения кислотных групп . Ыайопом 6. Большинство новых иономеров базируются на различных полиариленах, характеризующихся прекрасными термическими, химическими и механическими свойствами . В последние годы значительный прогресс достигнут в создании сульфированных полифениленоксидов . Полученные полимеры обладали молекулярными весами , хорошо растворялись в обычных органических растворителях ДМСО. ДМАА. ДМФЛ и образовывали прочные пленки. Полученные полимеры характеризовались ионообменной емкостью, равной 0, мэквгр и образовывали прозрачные, прочные и эластичные мембраны с высокой гидролитической и термоокислительной стабильностью. Протонная проводимость мембран при 0С и 0ной относительной
влажности составляла 6,5 Ссм . Мембраны на основе этих полимеров превосходили Иабоп по механическим характеристикам, а их протонная проводимость достигала 1 Ссм, т. ЫаГюп. Мембраны, полученные на основе этих сополимеров, обладали хорошими механическими характеристиками. СС, достигая максимума
при СС1, при комнатной температуре она составляла 4,2 Ссм, а при С достигала 1,1 1 Ссм. Полученные на основе сополимеров мембраны с содержанием сульфокислотных групп, равным 0,,, обладали высокими деформационнопрочностнымихарактеристиками и протонной проводимостью при С превышающей 3,3 Ссм. Ряд исследовательских групп работает над созданием различных сульфированных полимеров, содержащих диарилсульфоновые группы .

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.211, запросов: 121