📄Работа №11323
Тема: Влияние ионизирующего излучения на свойства полимерных мембран на основе ПВДФ
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
Физика
Объем:
106 листов
Год:
2016
Просмотров:
1104
5900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 1
1. Топливный элемент. 4
1.1. Классификация топливных элементов 4
1.2. Применение мембранной техники 5
2. Полимерные протоннопроводящие мембраны 8
2.1 Методы получения 8
2.2 Методы исследования 11
2.2.1 Исследования влияния прививок разных видов на свойства мембран 11
2.2.2 Метод измерения протонной проводимости 17
2.2.3 Метод определения обменной ёмкости 21
2.2.4 Метод измерения влагопоглащения 26
2.2.5 Метод измерения проницаемости мембран по метанолу. 26
2.2.6 Метод исследования микроструктур мембран 28
2.2.7 Метод снижения проницаемости по метанолу в мембранах и определения
оптимальной доли водопоглощения для нафионовой мембраны 29
2.2.8 Исследование влияния кислорода на процесс прививки стирола на
полимер ПВДФ 32
2.2.9 Прививки акриловой кислоты в пленки ПВДФ 34
2.2.10 Метод исследования уф-спектров 36
3. Радиационно-химическое модифицирование пленок ПВДФ
3.1 Расчет флюенса а частиц 44
3.2 Расчет поглощенной дозы 45
3.3 Радиационно-индуцированная прививка стирола в пленки ПВДФ 48
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 58
4.1. Составление перечня работ 58
4.2. Определение трудоемкости работ 59
4.3. Построение графика работ 64
4.4. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 66
4.4.1. Расчет материальных затрат НТИ 66
4.4.2. Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 67
4.4.3. Основная и дополнительная заработная плата исполнителей темы 68
4.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 70
4.4.5. Накладные расходы 71
4.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 71
4.5. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, социальной и
экономической эффективности исследования 72
5. Социальная ответственность 76
5.1 Техногенная безопасность 76
5.2 Региональная безопасность 78
5.4 Особенности законодательного регулирования проектных решений
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 82
5.6 Вывод 83
Заключение 85
Список литературы 87
1. Топливный элемент. 4
1.1. Классификация топливных элементов 4
1.2. Применение мембранной техники 5
2. Полимерные протоннопроводящие мембраны 8
2.1 Методы получения 8
2.2 Методы исследования 11
2.2.1 Исследования влияния прививок разных видов на свойства мембран 11
2.2.2 Метод измерения протонной проводимости 17
2.2.3 Метод определения обменной ёмкости 21
2.2.4 Метод измерения влагопоглащения 26
2.2.5 Метод измерения проницаемости мембран по метанолу. 26
2.2.6 Метод исследования микроструктур мембран 28
2.2.7 Метод снижения проницаемости по метанолу в мембранах и определения
оптимальной доли водопоглощения для нафионовой мембраны 29
2.2.8 Исследование влияния кислорода на процесс прививки стирола на
полимер ПВДФ 32
2.2.9 Прививки акриловой кислоты в пленки ПВДФ 34
2.2.10 Метод исследования уф-спектров 36
3. Радиационно-химическое модифицирование пленок ПВДФ
3.1 Расчет флюенса а частиц 44
3.2 Расчет поглощенной дозы 45
3.3 Радиационно-индуцированная прививка стирола в пленки ПВДФ 48
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 58
4.1. Составление перечня работ 58
4.2. Определение трудоемкости работ 59
4.3. Построение графика работ 64
4.4. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 66
4.4.1. Расчет материальных затрат НТИ 66
4.4.2. Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 67
4.4.3. Основная и дополнительная заработная плата исполнителей темы 68
4.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 70
4.4.5. Накладные расходы 71
4.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 71
4.5. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, социальной и
экономической эффективности исследования 72
5. Социальная ответственность 76
5.1 Техногенная безопасность 76
5.2 Региональная безопасность 78
5.4 Особенности законодательного регулирования проектных решений
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 82
5.6 Вывод 83
Заключение 85
Список литературы 87
📖 Введение
Полимерные протонообменные мембраны являются основным компонентом средне- и низкотемпературных топливных элементов, которые обеспечивают высокую эффективность в предобразовании энергии химических связей в электрическую за счет разделения происходящих электрохимических реакций в анодной и катодной областях и низкого омического сопротивления. При этом такие мембраны должны обладать комплексном свойств: высокой протонной проводимостью, хорошей механической прочностью, химической стабильностью к окислителям, малой проницаемостью водорода и метанола. Поскольку протонная проводимость в таких материалах сильно зависит от количества воды, которая обеспечивает образование непрерывной сетки водородных связей и гидрофильных каналов для транспорта протонов, необходимым условием также является достаточное водоудержание, особенно при повышенных температурах.
В большей степени указанным требованиям в настоящее время, вероятно, отвечают перфторированные мембраны типа Нафион, российский аналог - мембраны МФ-4СК. Материал представляет собой сополимер тетрафторэтилена и сульфосодержащего перфторированного винилового эфира. Основными преимуществами таких мембран являются химическая и термическая стабильность, обусловленные перфторированной структурой, высокая протонная проводимость, достигаемая при высоком влагосодержании, и прочностные характеристики. Однако эти мембраны не лишены недостатков.
Они недостаточно удерживают воду при повышенной температуре, что приводит к значительному ухудшению проводимости, они довольно дорого из-за сложностей их синтеза. Поэтому стремления создать новые типы мембран на основе различных фторированных полимеров, обладающих рядом положительных характеристик, представляются весьма актуальными.
Одним из развиваемых подходов в этом направлении является создание новых мембран, в частности, введением протонгенерирующих добавок в матрицу фторированных полимеров (поливинилиденфторид (ПВДФ), тефлон и др.) путем инициируемой прививки мономеров, в основном стирола, с последующим сульфированием привитого материала. Широкое распространение получили методы инициируемой прививки с использованием пучки ускоренных электронов. С учетом вышесказанного была сформулирована следующая цель работы.
Цель работы. Радиационно-химическое модифицирование мембраны поливинилиденфторида (ПВДФ) с целью придания мембране протон-проводящих свойств.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- Изучение способов получения протон-проводящих мембран
- Исследование влияния параметров облучения на степень радиационно-химической прививки мономера стирола к матрице ПВДФ;
- Изучение влияния особенностей процесса сульфирования на проводящие свойства мембран, их ионообменную емкость и влагосодержание.
В большей степени указанным требованиям в настоящее время, вероятно, отвечают перфторированные мембраны типа Нафион, российский аналог - мембраны МФ-4СК. Материал представляет собой сополимер тетрафторэтилена и сульфосодержащего перфторированного винилового эфира. Основными преимуществами таких мембран являются химическая и термическая стабильность, обусловленные перфторированной структурой, высокая протонная проводимость, достигаемая при высоком влагосодержании, и прочностные характеристики. Однако эти мембраны не лишены недостатков.
Они недостаточно удерживают воду при повышенной температуре, что приводит к значительному ухудшению проводимости, они довольно дорого из-за сложностей их синтеза. Поэтому стремления создать новые типы мембран на основе различных фторированных полимеров, обладающих рядом положительных характеристик, представляются весьма актуальными.
Одним из развиваемых подходов в этом направлении является создание новых мембран, в частности, введением протонгенерирующих добавок в матрицу фторированных полимеров (поливинилиденфторид (ПВДФ), тефлон и др.) путем инициируемой прививки мономеров, в основном стирола, с последующим сульфированием привитого материала. Широкое распространение получили методы инициируемой прививки с использованием пучки ускоренных электронов. С учетом вышесказанного была сформулирована следующая цель работы.
Цель работы. Радиационно-химическое модифицирование мембраны поливинилиденфторида (ПВДФ) с целью придания мембране протон-проводящих свойств.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- Изучение способов получения протон-проводящих мембран
- Исследование влияния параметров облучения на степень радиационно-химической прививки мономера стирола к матрице ПВДФ;
- Изучение влияния особенностей процесса сульфирования на проводящие свойства мембран, их ионообменную емкость и влагосодержание.
✅ Заключение
В результате проделанной работы были проведены теоретические расчеты поглощенной дозы и флюенса а-частиц в образцах пленок ПВДФ, толщиной 20 мкм подвергнутых облучению на ускорителе Р-7М ФТИ ТПУ при плотности тока пучка 1 мкА/см .
Основываясь на результатах исследований, показано, что степень прививки стирола зависит от поглощенной дозы частиц и соответственно растет с увеличением времени облучения. Это связано с образованием свободных радикалов, способных участвовать в реакции присоединения мономера стирола к матрице полимера, число которых увеличивается с увеличением дозы облучения.
По полученным результатам радиационно-химической прививочной сополимеризации и сульфирования можно сделать вывод, что оптимальной поглощенной дозой для получения протон-проводящей мембран является доза
1,5 МГр. При большей поглощенной дозе пленками ПВДФ происходит разрушение структуры полимера, а вместе с этим и уменьшение количества свободных радикалов.
Получено, что максимальная протонная проводимость также достигается при поглощенной дозе 1,05 МГр и составляет 3,5 см* м-1, что хорошо согласуется с результатами по влагосодержанию в образцах полученных мембран.
Таким образом, полученные результаты по модификации пленок радиационно-индуцированную прививочную сополимеризацию с введением сульфокислотных групп, как один из способов получения протон-проводящих мембран, которые могут быть использованы в качестве твердого электролита в низкотемпературных топливных элементах. Полученные мембраны по своим характеристикам сопоставимы с существующими на сегодняшний коммерческими мембранами.
Основываясь на результатах исследований, показано, что степень прививки стирола зависит от поглощенной дозы частиц и соответственно растет с увеличением времени облучения. Это связано с образованием свободных радикалов, способных участвовать в реакции присоединения мономера стирола к матрице полимера, число которых увеличивается с увеличением дозы облучения.
По полученным результатам радиационно-химической прививочной сополимеризации и сульфирования можно сделать вывод, что оптимальной поглощенной дозой для получения протон-проводящей мембран является доза
1,5 МГр. При большей поглощенной дозе пленками ПВДФ происходит разрушение структуры полимера, а вместе с этим и уменьшение количества свободных радикалов.
Получено, что максимальная протонная проводимость также достигается при поглощенной дозе 1,05 МГр и составляет 3,5 см* м-1, что хорошо согласуется с результатами по влагосодержанию в образцах полученных мембран.
Таким образом, полученные результаты по модификации пленок радиационно-индуцированную прививочную сополимеризацию с введением сульфокислотных групп, как один из способов получения протон-проводящих мембран, которые могут быть использованы в качестве твердого электролита в низкотемпературных топливных элементах. Полученные мембраны по своим характеристикам сопоставимы с существующими на сегодняшний коммерческими мембранами.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.