全釩液流電池是一種重要的大規(guī)模儲能裝置。Nafion膜因其較高的質子傳導率和優(yōu)良的化學穩(wěn)定性廣泛用作全釩液流電池的隔膜。但同時由于其釩離子滲透嚴重,導致電池庫倫效率較低,容量衰減速率較快等問題,限制了其更為廣泛的應用。因此,對Nafion膜進行改性,提高膜的阻釩性能,增加膜的離子選擇性已經成為研究熱點。本文選擇Nafion膜為主要基體材料,分別選取具有強篩分效應的ZSM-35分子篩和具有二維片層結構的氧化石墨烯(GO)通過溶液澆鑄法和旋涂法對Nafion膜進行改性,增強膜的阻釩能力,提高膜的離子選擇性,獲得較高的電池性能。首先使用溶液澆鑄法制備Zeolite/Nafion共混膜,在Nafion膜中引入無機的ZSM-35,限制Nafion膜的溶脹,并且利用ZSM-35的孔徑篩分效應在保證質子傳導率的同時增強膜的阻釩性能。結果顯示,添加量為10%的共混膜具有最佳的綜合性能。其釩離子滲透系數比純Nafion膜(P.N)降低28.8%,離子選擇性提高57.0%。在80 mA cm~(-2)時,庫倫效率提高2.6%,能量效率提高2.9%。長循環(huán)測試圈數從28圈增加至42圈,其容量衰減僅為0.49%/循環(huán),遠遠小于P.N的2.10%/循環(huán)。為了制備具有更強阻釩性能的復合膜,進一步采用旋涂法在Nafion212膜表面旋涂ZSM-35沸石層,利用沸石本征亞納米孔的篩分效應來阻隔水合釩離子、傳導水合氫離子,超薄旋涂層也減小了沸石對質子傳導率的影響,因此提高了離子選擇性。其中,ZSM-35含量為10mg/g的復合膜(M-10)旋涂層厚度為1.43μm,釩離子滲透明顯減弱,與Nafion212相比,M-10的釩離子滲透系數降低93.6%,離子選擇性提高了一個數量級。在100 mA cm~(-2)時,M-10的庫倫效率在Nafion212的基礎上提高5.8%,能量效率提高4.9%。在長循環(huán)測試中,M-10表現出優(yōu)異的循環(huán)性能,其在循環(huán)進行到100圈時的容量衰減速率僅為0.29%/循環(huán),遠遠小于只能進行50個循環(huán)的Nafion212(0.47%/循環(huán))。最后,制備了強界面結合力的篩分效應GO/N212復合膜。通過對Nafion212基膜進行浸泡3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)溶液預處理,使得其表面含氨基的無機納米顆粒與GO中的環(huán)氧基團產生分子鍵,強化界面結合力。使用不同二胺交聯(lián)劑,調控旋涂層中GO層間距,增強篩分效應和膜層阻釩性能。其中,M-mXDA的滲透系數相比Nafion212降低84.1%,離子選擇性提高3.54倍。在20 mA cm~(-2)時,庫倫效率提高了36.8%,能量效率提高35.3%。循環(huán)測試至180圈時依然穩(wěn)定,且其容量衰減速率為0.25%/循環(huán),遠低于Nafion212的0.47%/循環(huán)。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.2;TM912

【參考文獻】

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10 段楠;政治關聯(lián)、銀行貸款與公司價值[D];西南財經大學;2013年

本文編號：2870767