Электрохимическое поведение модифицированных мембран МФ-4СК

• Автор: Долгополов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Характеризация мембранных материалов методом вольтамперометрии
1.1 Подходы к характеризации синтетических мембран
1.2 Концентрационная поляризация в электромембранной системе и сопряженные эффекты концентрационной поляризации
1.3 Влияние различных факторов на ключевые параметры вольтамперной кривой
1.3.1 Влияние внешних факторов
1.3.2 Влияние свойств мембраны
1.4 Математическое моделирование вольтамперной характеристики
1.5 Особенности вольтамперных характеристик модифицированных мембран
1.6 Модифицирование мембран для топливных элементов
2. Экспериментальная часть
2.1 Объекты исследования
2.2 Методика измерения вольтамперных характеристик ионообменных мембран
2.3 Методика изучения диффузионной проницаемости ионообменных мембран
2.4 Измерение сопротивления ионообменных мембран ртутно-контактным методом
2.5 Определение проводимости ионообменных мембран на постоянном токе из вольтамперной характеристики
2.6 Химический синтез полианилина на поверхности перфторированной сульфокатионитовой мембраны МФ-4СК
3. Характеризация мембран, объёмно модифицированных добавками различной природы
3.1 Электротранспортные свойства модифицированных мембран

3.2 Транспортно-структурные параметры и селективность гибридных мембран
3.3 Вольтамперные характеристики мембранных систем
3.4 Изучение вольтамперных характеристик мембран МФ-4СК, модифицированных платиной
4. Влияние электрического поля на полимеризацию анилина в матрице МФ-4СК и электрохимические свойства полученных композитов
4.1 Химический синтез полианилина в матрице мембраны МФ-4СК в условиях внешнего электрического поля
4.2 Сравнительное исследование электрохимического поведения композитных мембран, полученных во внешнем электрическом поле и в статических условиях
5. Эффекты асимметрии вольтамперной кривой мембранах МФ-4СК, поверхностно-модифицированных полианилином
5.1 Вольтамперные характеристики мембран МФ-4СК/ПАн в растворах электролитов различной природы
5.2 Теоретическая оценка асимметрии предельного электродиффузионно-го тока
5.3 Изучение асимметрии параметров вольтамперной кривой в смешанных растворах НС1 -№С1
5.4 Эффекты измерения pH раствора в электромембранной системе с композитной мембраной
Выводы
Список использованных источников
Приложение 1. Акт об использовании результатов диссертационной работы в
ОАО «Пластполимер» (г. Санкт-Петербург)
Приложение 2. Акт об использовании результатов диссертационной работы в НП «Инновационно-технический центр "Кубань-Юг"» (г. Краснодар)

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВАХ - вольтамперная характеристика;
КФЦ - кислый фосфат циркония;
ПАн - полианилин;
ПАОВ - поверхностно - активное органическое вещество;
ПБ - поливинилбутираль;
СПС - сульфированный полисульфон;
ТЭ - топливный элемент;
ЭМС - электромембранная система;
Со - концентрация электролита в глубине раствора, моль/л;
С5. - концентрация электролита на межфазной границе мембрана/раствор, моль/л;
Д - коэффициент диффузии ионов или молекул в растворе, м2/с;
От - коэффициент диффузии ионов в мембране, м2/с;
Д± - коэффициент диффузии электролита;
5 - толщина диффузионного слоя, м; с1 - толщина мембраны, мм;
А - протяженность плато предельного тока, В;
АЕпр - потенциал наступления предельного состояния, В;
АЕкр - потенциал перехода электромембранной системы в сверхпредельное состояние, В;
АгУАЕ - наклон омического участка вольт-амперной характеристики ионообменной мембраны, См/м;
У7 - постоянная Фарадея, 96485 Кл/моль;
/ - объемная доля проводящей фазы;
/2 - объемная доля раствора в фазе мембраны; у- коэффициент распределения;
/г - межмембранное расстояние, м;
1пр - плотность предельного тока, А/м2;

наблюдали обратимый переход мембраны из высокоомного состояния в низкоомное, при этом сопротивление мембраны изменялось более чем на порядок. На поверхности аминированной мембраны наблюдалась очень слабая генерация и ОН' ионов, а вольтамперные характеристики такой системы имели 8-образный вид. Это явление получило в литературе название «эффект переключения проводимости» [75].
Существенный эффект асимметрии ВАХ обнаружен в системах с перфторированными мембранами, поверхностно модифицированными полианилином [10, 14, 24, 26, 78, 127, 136]. При изменении направления протекающего тока примерно на порядок отличается наклон омического участка поляризационной кривой, характеризующий электропроводность мембранной системы. При ориентации модифицированным слоем к потоку ионов на ВАХ наблюдалось резкое снижение предельного тока по сравнению с исходной мембраной и увеличение потенциалов наступления предельного и сверхпредельного состояний. В области предельного тока для анизотропных мембран наблюдается увеличение наклона плато предельного тока к оси потенциалов. Причиной этого может быть разная степень неоднородности поверхности мембраны (рис. 1.7). Из-за неодинаковой скорости доставки ионов к разным точкам микрорельефа предельное состояние будет наступать не одновременно по всей поверхности мембраны, что может вызвать подобное изменение формы плато 1пр. Наличие микрорельефа может также привести к возникновению ламинарных микротечений, изменяющих толщину диффузионного слоя. Длина плато предельного тока для всех композитов больше, чем для исходной мембраны.