近年來世界各國爭相發(fā)展風(fēng)能和太陽能。然而,太陽能和風(fēng)能受環(huán)境和氣候影響波動(dòng)較大。因此,開發(fā)大型儲能裝置將這些不穩(wěn)定的綠色能源儲存起來成為能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。釩電池作為一種安全、高效及綠色環(huán)保的儲能裝置而備受關(guān)注。然而,商業(yè)化的釩電池隔膜價(jià)格一直居高不下,限制了釩電池的大規(guī)模推廣使用。因此,開發(fā)價(jià)格低廉,性能優(yōu)異的釩電池隔膜對發(fā)展綠色能源具有重要意義。芳香聚酰胺薄層復(fù)合膜（TFC）的聚酰胺選擇層具有納米級孔徑,可以根據(jù)離子的尺寸篩分離子。因此,TFC膜已被廣泛應(yīng)用于水處理和電滲析等領(lǐng)域。本文嘗試將TFC膜應(yīng)用于釩電池,取得了很好的效果,并在此基礎(chǔ)上對其進(jìn)行了改性研究。本文以價(jià)格低廉、親水性和機(jī)械性能優(yōu)異的聚醚砜多孔膜為基膜,以間苯二胺和均苯三甲酰氯為單體在多孔膜表面界面聚合聚酰胺,制備了TFC膜。在將TFC膜應(yīng)用于釩電池的過程中,研究了聚合次數(shù)對TFC膜的形貌結(jié)構(gòu)、釩離子滲透、離子選擇性、面電阻及電池性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,增加聚合次數(shù)TFC膜的表面更加致密,釩離子滲透減慢,面電阻和庫倫效率增加。在80 mA cm^-2電流密度下一次聚合的TFC膜的庫倫效率由基膜... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

VRB結(jié)構(gòu)原理圖

法 Nafion 可以完全均勻的混合在微孔 PTFE 膜中，由于 PTFE 自身的疏水性，復(fù)合膜含水率僅為 19%，相應(yīng)的溶脹率、離子交換容量和電導(dǎo)率也低于 Nafio膜。低的 IEC 意味著低的釩滲透，高的庫倫效率、電壓效率和能量效率，同時(shí)著較低的自放電和高的使用壽命。溶液澆鑄法得到的復(fù)合膜相比 Nafion 膜具高的結(jié)晶度和熱穩(wěn)定性。溶液澆鑄法在 Nafion 膜上增加了 PTFE，致使釩滲透膨脹降低，電池性能改善明顯，尤其是能量效率的提高和自放電的降低。研究發(fā)現(xiàn)，在復(fù)合膜中摻入一定量的 SiO2，含水率和質(zhì)子傳導(dǎo)會隨 SiO2含量的增提高。Dai 等[14]用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(SI-ATRP)反應(yīng)在 Nafion 115 膜表面接枝上具有兩性官能團(tuán)的磺基甜菜堿丙烯酸甲酯(SBMA)，SBMA 單體同時(shí)具N+和 SO3+兩種官能團(tuán)。改性膜 Nafion-g-PSBMA 如圖 1-2 所示，Nafion-gMA 中的 RN+能降低釩離子滲透，SO3+能夠提高電壓效率。與商業(yè) Nafion 膜相接枝后的膜具有更好的親水性，更低的釩離子滲透，以及更高的庫倫效率與能率。在充放電電流密度為 40~80mAcm-2的條件下的平均能量效率高達(dá) 87.3%業(yè)膜提高了 2.6%。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文18]用聚多巴胺(PDA)包覆的碳納米管(CNT)與 SPEEK，如圖 1-3 所示。PDA 包覆的 CNT 表面的氨基與 S界面產(chǎn)生較強(qiáng)的結(jié)合，同時(shí)能夠提供質(zhì)子轉(zhuǎn)移具有較高的質(zhì)子傳導(dǎo)率、優(yōu)良的離子選擇性和穩(wěn)定T@PDA 膜的性能得到大幅度提升，在 650 mA cm2電 mW cm-2。同時(shí)具有超長的穩(wěn)定性，在 200 mAcm2電效率仍穩(wěn)定的保持在98.5%，平均每次循環(huán)的能量衰

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]層層組裝界面聚合制備聚酰胺復(fù)合正滲透膜研究[J]. 李亞丹,陳東輝,黃滿紅,陳剛.  膜科學(xué)與技術(shù). 2017(05)
[2]高通量聚酰胺反滲透膜的制備[J]. 林澤,岳鑫業(yè),潘巧明.  膜科學(xué)與技術(shù). 2016(03)
[3]多層界面聚合法制備質(zhì)子傳導(dǎo)膜研究[J]. 郭偉男,吳旭冉,青格樂圖,范永生,王保國.  膜科學(xué)與技術(shù). 2014(04)
[4]聚酰胺反滲透復(fù)合膜的多巴胺改性研究[J]. 岳鑫業(yè),劉文超,周勇,譚昊.  水處理技術(shù). 2014(04)
[5]芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜的抗氧化性能研究[J]. 陶杰,何平,夏敏玲,俞三傳.  水處理技術(shù). 2010(03)
[6]電位滴定法測定釩電池電解液中不同價(jià)態(tài)的釩[J]. 劉素琴,桑玉,李林德,黃可龍.  理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊). 2007(12)
[7]離子交換膜的選擇透過性機(jī)理[J]. 孟洪,彭昌盛,盧壽慈.  北京科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2002(06)

博士論文
[1]基于納米分子篩的界面聚合反滲透膜制備與性能研究[D]. 瞿新營.浙江大學(xué) 2011

碩士論文
[1]基于磺化聚醚醚酮的釩電池用離子交換膜研究[D]. 姜曉梅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]酸化無機(jī)顆粒摻雜SPEEK質(zhì)子膜的制備與研究[D]. 杜林.大連理工大學(xué) 2012



本文編號：2927594