
Тип работы:	Предмет:	Язык работы:

Влияние ионизирующего излучения на свойства полимерных мембран на основе ПВДФ

Работа №	11323
Тип работы	Бакалаврская работа
Предмет	физика
Объем работы	106
Год сдачи	2016
Стоимость	5900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено	823

Не подходит работа?

Узнай цену на написание

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

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.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Курсовые Статьи Диплом Рязань

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.

Литература

1. Топливные элементы. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://m.wikipedia.org/wiki/Топливный_элемент свободный.
2. Xu Tongwen. Основные национальные потребности и инновационные исследования ионообменных мембран. М: мембранная наука и техника, 2008, Vol. 28, No. 5
3. Сангинов Евгений Александрович. Получение и физико-химические свойства протонообменных мембран на основе фторированных полимеров. М: физическая химия.02.00.04
4. Получение протонных мембран топливных элементов сульфированными
полиароматическими эфирными кетонами и их свойства. [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://www.cqvip.com/qk/90335x/200606/22014708.html. 06-2006, №6, с. 1141-1144.
5. Радиационная полимеризация. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://chem21.info/info/459607/ свободный.
6. Модификация полимеров путем прививочной полимеризации.
[Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://sp-department.ru/for_students/online_education/course.php?COURSE_ ID=2&LESSON_ID=40. свободный.
7. Галеева Александра Викторовна. Исследование проводимости полупроводниковых структур методом импедансной спектроскопии. М:
физическая химия.12.01.04
8. Мембраны ионообменные—методы определения полной и равновесной обменной ёмкости. ГОСТ 17552—72.
9. Метод определения статической обменной емкости. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://vsegost.com/Catalog/74/7441.shtml, свободный. Дата обращения 01-01-1991.
10. Методы определения динамической обменной емкости. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200018373. свободный. Дата обращения 01-01-1991.
11. Э.Ф.Абдрашитов, В.Ч.Бокун, Д.А.Крицкая, Е.А.Сангинов,
A. Н.Пономарев, Ю.А.Добровольский. Синтез и транспортные свойства протонпроводящих мембран на основе пленок поливинилиденфторида с введением и сульфированным полистиролом. М: электрохимия, 2011, том 47, № 4.
12. Е.Н.Грибов, И.М.Кривобоков, Е.В.Пархомчук, А.Г.Окунев, Дж. Спото,
B. Н.Пармон. Транспортные свойства нафионных мембран, модифицированных ионными тетрапропиламмония, в приложении к топливным элементам прямого окисления метанола. М: электрохимия, 2009, том 45, № 2.
13. Российская академия наук, Институт органической химии им. Н.Д.Зелинского, С.С.Иванчёв, С.В.Мякин. Полимерные мембраны для топливных элементов: получение, структура, модифицирование,
14. Справочник химика 21 химия и химическая технология. [Электронный
ресурс]. Режим доступа:
http://www.chem21.info/page/18408313607602709424309314309106307822 7016142030/, свободный
15. Химия и физика высокомолекулярных соединений. [Электронный
ресурс]. Режим доступа:
http: //phys-el .spbstu.ru/files/kapralova_phys_chem_macromolecules_2008. pd f свободный. Дата обращения 2008
16. Ультрафиолетовая спектроскопия. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https: //rn.wikipedia. org/wiki/Ультрафиолетовая_спектро скопия. свободный. Дата обращения 2014
17. Принцип ультрафиолетовых спектроскопий. [Электронный ресурс].
Режим доступа:
http://wenku.baidu.com/view/cbd42a1aff00bed5b9f31d0a.html. Дата
обращения 2014
18. Электронная спектроскопия. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www. chem. spbu. ru/files/Vladimir/.. ./ElektronnayaSpektr. pdf. свободный. Дата обращения 2014