針對目前全釩液流電池用磺化芳香型質(zhì)子交換膜材料面臨的高質(zhì)子傳導(dǎo)率和低釩離子滲透率不能兼得,以及化學(xué)穩(wěn)定性差的問題,本文利用功能化碳納米填料與磺化聚醚醚酮(SPEEK)基體之間的相互作用,改善復(fù)合膜內(nèi)的物理化學(xué)環(huán)境,同時在界面處構(gòu)建高效的質(zhì)子傳輸通道,實現(xiàn)高性能、低成本質(zhì)子交換膜的制備,為推動磺化芳香型質(zhì)子交換膜材料的商業(yè)化發(fā)展提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)路線。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)以聚多巴胺功能化碳納米管(CNTs@PDA)為納米填料,制備SPEEK/CNTs@PDA復(fù)合膜。研究表明,CNTs@PDA納米填料與SPEEK基體界面處形成的酸-堿離子對有效降低了復(fù)合膜的釩離子滲透率,提高了復(fù)合膜的離子選擇性。SPEEK/CNTs@PDA-1復(fù)合膜表現(xiàn)出較高的離子選擇性17.3?10³ S min cm^-3,組裝的VRFB單電池在50 m A cm^-2電流密度下的庫倫效率(94.7%vs94.0%)和能量效率(85.9%vs 83.5%)均高于Nafion 117膜。100次充放電循環(huán)測試和化學(xué)穩(wěn)定性測試表明,所制備的SPE...

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖6-1ZC-GO的制備過程

GO和乙二胺功能化氧化石墨烯(EDA-GO)的制備過程同5.2.1和5.2.2一樣。ZC-GO的合成:將0.2gEDA-GO超聲分散在50mL四氫呋喃中,加入0.5g1,3-丙磺酸內(nèi)酯,N2氛圍下50oC反應(yīng)1h,產(chǎn)物用水和乙醇多次洗滌,40oC烘干24h得ZC-GO....

圖6-2GO、EDA-GO和ZC-GO的紅外光譜圖

用紅外光譜對GO、EDA-GO和ZC-GO的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,結(jié)果如圖6-2所示�？梢钥吹�,GO的紅外光譜在1729cm-1、1631cm-1,1230cm-1和1083cm-1處分別出現(xiàn)了C=O,C=C,C—OH和C—O的伸縮振動峰。和GO的紅外光譜相比,EDA-GO的....

圖6-3GO、EDA-GO和ZC-GO的XPS全譜圖(a)及EDA-GO的N1s(b),ZC-GO的N1s(C)和S2p(d)譜圖

6.3.2ZC-GO的XPS分析圖6-3給出了GO,EDA-GO和ZC-GO的XPS能譜圖。從圖6-3(a)中可以看到,GO的XPS能譜全譜中只出現(xiàn)C、O兩種元素,而EDA-GO除了C,O之,出現(xiàn)了N元素。圖6-3(b)給出了EDA-GO的N1s譜圖,這說明EDA和GO發(fā)生化....

圖6-4GO(a、b)和ZC-GO(c、d)的SEM和TEM照片

6.3.3ZC-GO的SEM形貌分析對GO和ZC-GO的微觀形貌進(jìn)行SEM和TEM觀察。圖6-4(a)是GO的SEM照片,圖6-4(c)是改性后得到的ZC-GO的SEM照片,它們均以片狀形式存在,片層表面存在一些褶皺。GO(b)和ZC-GO(d)的TEM照片可以更加直觀清晰的....

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