具交聯結構之磺酸化聚醚醚酮(酮)｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	謝其翰 Chi-han Hsieh
論文名稱：	具交聯結構之磺酸化聚醚醚酮(酮) Branch-shaped sulfonated poly(ether ketone)s as proton exchange membranes
指導教授：	陳銘洲 Ming-chou Chen
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 化學學系 Department of Chemistry
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	117
中文關鍵詞：	質子交換、聚醚醚酮、磺酸化、交聯
外文關鍵詞：	branch, crosslink, proton exchange
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本研究利用有機反應合成一系列具有四醇基酮之聚醚醚酮高分
子，將直鏈結構之聚醚醚酮變化為交聯結構狀，並引進不同具有磺酸
基團之單體，期望將親疏水相分離，藉此得到最適合應用於燃料電池
的質子交換膜。
此一系列交聯高分子在不失去其優良的熱穩定性、物理性質與機
械強度情況下，交聯狀結構成功的降低了聚醚醚酮在高濕度下水膨潤
與尺寸變化率過高的情況，並在操作溫度 25oC 下可得到平均
10-2S/cm 的傳導度，並且於 70oC 高溫下更可進一步達到10-1S/cm
的表現。其中 B-Np-SPEEKK 在 80oC 之熱水中，尺寸變化率只有
29% ，並且傳導度更可達到 0.12S/cm 的水準。因此交聯狀聚醚醚
酮具有成為新型燃料電池之質子交換膜的潛力。

A series of branched and cross-linked poly(ether ketone)s were
synthesized by aromatic nucleophilic substitution reaction. The branching
and cross-linking were effective to improve the dimensional stability
under wet condition without losing their high thermal, oxidative, and
hydrolytic stability. The membranes exhibited high conductivity of 10-1
S/cm at 70oC、100% RH, and 10-2S/cm at 25oC、100% RH equally.
Especially B-Np-SPEEKK membrane exhibited low swelling ratio (29%
deformation), and exhibited high conductivity of 0.12S/cm at 70oC、
100RH. The results exhibited these branched and cross-linked ionomer
membranes are possible to become new type proton exchange membranes
in fuel cell.

中文摘要………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………Ⅱ
謝誌……………………………………………………………………Ⅲ
目錄……………………………………………………………………IV
表目錄………………………………………………………………VIII
圖目錄………………………………………………………………IX
Scheme…………………………………………………………………XII
Equation……………………………………………………………XIII
附錄目錄………………………………………………………………XIV
第一章 緒論…………………………………………………………1
1-1 前言………………………………………………………………………2
1-2 燃料電池簡介……………………………………………… …3
1-3 燃料電池種類……………………………………………… …7
第二章 文獻回顧………………………………………………………13
2-1 質子交換膜簡介…………………………………… …………14
2-2 質子交換膜種類……………………………………… ………15
2-2-1 碳氟系高分子質子交換膜……………………………………15
2-2-2 碳氫系高分子質子交換膜……………………………………22
2-3 研究動機………………………………………………… ……29
第三章 實驗技術及原理………………………………………………31
3-1 實驗藥品………………………………………………………32
3-1-1 實驗所使用之化學藥品………………………………………32
3-1-2 實驗所使用之溶劑……………………………………………34
3-1-3 溶劑除水的部分………………………………………………34
3-2 實驗儀器及技術原理……………………………………………35
3-2-1 核磁共振光譜儀 (Nuclear Magnetic Resonance)…………35
3-2-2 熱重量分析儀 (Thermal Gravimetric Analyzer)……………36
3-2-3 微差熱掃描卡計 (Differential Scanning Calorimeter)………36
3-2-4 交流阻抗儀 (Alternating Current Impedance)………………37
3-2-5 吸水膨潤比 (Water Uptake) 與尺寸變化率 (Swelling Ratio)…………………………39
3-2-6 離子交換容量 (Ion Exchange Capacity；IEC)………………40
3-2-7 薄膜氧化穩定性測試 (Fenton’s Test)………………………40
3-3 高分子合成後處理………………………………………………………………41
3-3-1 後磺酸化製備…………………………………………………41
3-3-2 薄膜的製備……………………………………………………41
3-4 薄膜的酸化………………………………………………………………………41
3-5 合成步驟………………………………………………………………………42
3-5-1 Me-ph-quinone (1) 的合成…………………………………………………………42
3-5-2 Me-ph-dioH (2) 的合成………………………………………………….43
3-5-3 2-(4-Bromobutyl)-1,4-dimethoxybenzene (3) 的合成…………………………44
3-5-4 2-(4-Bromobutyl)-1,4-dihydroxybenzene (4) 的合成…………………………45
3-5-5 2-(4-butylNa)-1,4-dihydrobenzene (5) 的合成...……….…………………………46
3-5-6 (2-Phenylethyl)-1,4-dimethoxybenzene (6) 的合成…………………………47
3-5-7 (2-Phenylethyl)-1,4-dihydrobenzene (7) 的合成…………………………48
3-5-8 B-Ph SPEEK (8) 的合成………………………………………………………………49
3-5-9 B-Me-Ph SPEEK (9) 的合成…………………………………50
3-5-10 B-Np SPEEKK (10) 的合成…………………………………………………………51
3-5-11 B-Ph SPEEKK (11) 的合成……………………………………52
3-5-12 B-Me SPEEKK (12) 的合成…………………………………53
3-5-13 B-L SPEEKK (13) 的合成……………………………………54
第四章 結果與討論………………………………………………………………………55
4-1 合成結果探討………………………………………………………………………56
4-1-1 1H核磁共振光譜結構探討……………………………………………………57
4-2 吸水膨潤比 (WU) 與尺寸變化率 (SW)………………………..64
4-3 熱重量分析儀 (TGA)…………………………… …………………………………70
4-4 微差掃描熱卡計分析(DSC)…………………………………… ……75
4-5 交流阻抗儀 (AC Impedance) 分析…………………………. ……77
4-6 氧化穩定性分析 (Fenton’s Test)…………………………………80
第五章 結論………………………………………………………….82
參考文獻……………………………………………………………85
附錄……………………………………………………………………89

                                

1.郭振坤，微型質子交換膜燃料電池元件設計與製作，中山大學機械與機
電工程學所碩士論文，93年6月.
2. 吳千舜，新型質子傳導膜，中央大學化學所碩士論文，93年6月.
3. Bahar, B.; Hobson, A. R.; Kolde, J. A.; Zuckerbrod, D. U.S. Patent
5,547,551,1996.
4. Higuchi, Y.; Terada, N.; Shimoda, H.; Hommura, S. U.S. Patent application
0026883A1; EP1139472, 2001.
5. Bae, B.; Chun, B.H.; Ha, H.-Y.; Oh, I.-H.; Kim, D. J. Membr.Sci. 2002, 202,
245.
6. Shim, J.; Ha, H. Y.; Hong, S.-A.; Oh, I.H. J. Power Sources. 2002, 109, 412.
7. Haufe, S.; Stimming, U. J. Membr. Sci. 2001, 185, 95.
8. Watanabe, M.; Uchida, H.; Seki, Y.; Emori, M. The ElectrochemicalSociety
Meeting; PV94-2, Abstract No. 606; Electrochemical Society: Pennington, NJ,
1994; pp 946-947.
9. Hobson, L.; Nakano,Y.; Ozu, H., Hayase, S. Journal of Power Sources
2002, 104, 79-84.
10. Cassidy, P. E.; Aminabhavi, T. M.; Farley, J. M. J. Macromol. Sci., ReV.
Macromol. Chem. Phys. 1989, C29, 365.
11. Rao, V. L. J. Macromol. Sci., ReV. Macromol. Chem. Phys. 1995, C35, 661.
12. Peixiang Xing, Gilles P. Robertson, Michael D. Guiver, Serguei D.
87
Mikhailenko, Keping Wang, Serge Kaliaguine. Journal of Membrane
Science 229 (2004) 95–106
13. Harrison, W.; Wang, F.; Mecham, J. B.; Bhanu, V.; Hill, M.; Kim, Y. S.;
McGrath, J. E. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2003, 41, 2264.
14. Dae Sik Kim, Gilles P. Robertson, and Michael D. Guiver. Macromolecules
2008, 41(6), 2126.
15. Hae-Seung Lee, Abhishek Roy, Ozma Lane, Stuart Dunn, James E.
McGrath. Polymer. 2008, 49 715-723
16. Shi-We Chuang, Steve Lien-Chung Hsu. Journal of Polymer Science: Part
A: Polymer Chemistry 2006, 44, 4508–4513
17. Y.-L. Ma,a, J. S. Wainright,a, M. H. Litt,b, and R. F. Savinell. Journal of
The Electrochemical Society 2004, 151, A8-A16
18. Baijun Liu, Gilles P. Robertson, Dae-Sik Kim, Michael D. Guiver, Wei Hu, and
Zhenhua Jiang. Macromolecules 2007, 40, 1934-1944
19. Shuangling Zhong, Xuejun Cui, Hongli Cai, Tiezhu Fua, Chengji Zhao, Hui
Na. Journal of Power Sources 2007, 164, 65–72
20. Yohei Chikashige, Yoshiki Chikyu, Kenji Miyatake, Masahiro Watanabe.
Macromol. Chem. Phys. 2006, 207, 1334–1343
21.許閣倫，環烯烴聚醚醚酮與聚醚醚酮酮質子傳導膜之開發，中央大學化
學所碩士論文，97 年6 月.
22. Hun-Gi Hong, Wonchoul Park. Langmuir 2001, 17, 2485-2492
88
23. Jinhui Pang, Haibo Zhang, Xuefeng Li, Baijun Liu, Zhenhua Jiang. Journal
of Power Sources 2008, 184, 1–8
24. Yan Gao, Gilles P. Robertson, Michael D. Guiver, Serguei D. Mikhailenko,
Xiang Li, Serge Kaliaguine. Macromolecules 2004, 37, 6748-6754

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