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纤维素基纳米纤维复合质子交换膜的制备与性能研究的任务书
任务书
1.研究背景
随着全球能源消耗的不断增加和环境污染的加剧，开发并利用清洁能源已成为世界各国亟待解决的问题之一。氢能作为清洁能源的代表，具有储存能量密度高、无污染、使用效率高等优点，在未来的能源领域发展中具有广阔的应用前景。然而，氢能的利用和储存必须解决的一个关键难题是制备高性能的质子交换膜。
纤维素是一种天然的多糖类高分子材料，具有可再生、生物降解、生物相容性等优良性能。近年来，通过纳米技术制备纤维素基纳米纤维复合质子交换膜成为了热点研究的方向。纤维素基纳米纤维复合质子交换膜具有高温稳定性、离子导电性和化学稳定性等优点，被广泛应用于燃料电池、电解水制氢等领域。
2.研究目的
本次研究旨在探究纤维素基纳米纤维复合质子交换膜的制备方法和性能，并鉴定其在氢能领域的应用前景。具体目标如下：
（1）制备纤维素基纳米纤维复合质子交换膜，优化制备工艺，提高质子传输率和化学稳定性。
（2）测试纤维素基纳米纤维复合质子交换膜的物理性质、化学稳定性和电化学性能。
（3）探究纤维素基纳米纤维复合质子交换膜在燃料电池和电解水制氢等领域的应用前景。
3.研究内容
（1）纤维素基纳米纤维复合质子交换膜的制备
通过纳米技术制备纤维素基纳米纤维，采用流延法或溶液浇注法制备纤维素基纳米纤维复合膜，优化制备工艺，考察纤维素基纳米纤维复合膜的厚度、孔隙度等参数对其物理性质和电化学性能的影响。
（2）纤维素基纳米纤维复合质子交换膜的物理性质
采用SEM、TEM、XRD等手段对复合膜的形貌和结构进行表征；测试膜的热稳定性、水分子吸附等物理性质，分析对其质子传输性能的影响。
（3）纤维素基纳米纤维复合质子交换膜的电化学性能
测试膜的质子传输率、导电性等电化学性能，评价其在燃料电池和电解水制氢等领域的应用前景。
（4）应用前景分析
探究纤维素基纳米纤维复合质子交换膜在燃料电池、电解水制氢等领域的应用前景，为促进清洁能源的开发和利用提供技术支持。
4.研究计划
时间安排：
第一年：纤维素基纳米纤维的制备及表征
第二年：纤维素基纳米纤维复合质子交换膜的制备及物理性质测试
第三年：纤维素基纳米纤维复合质子交换膜的电化学性能测试及应用前景探究
预期成果：
（1）完成纤维素基纳米纤维复合膜的制备，优化制备工艺；
（2）得到纤维素基纳米纤维复合膜的物理性质和电化学性能数据；
（3）对纤维素基纳米纤维复合膜在燃料电池和电解水制氢等领域的应用前景进行分析。
预期完成发表文章2篇，参加国内外学术会议2次。
5.研究团队
本研究团队由三名博士生和一名导师组成，其中导师为教授级高工，已在纳米材料、能源材料等领域有丰富的研究经验。三名博士生来自材料学、化学等不同专业，具备扎实的基础理论知识和实验技能，能够充分发挥个人专长，共同完成本课题的研究任务。