隔膜是全釩液流電池（VRB）的關(guān)鍵部件,具備分隔正負(fù)極電解液及傳導(dǎo)內(nèi)部載流體的雙重功能。當(dāng)前普遍使用的全氟磺酸型質(zhì)子交換膜（PEM）,其磺酸團(tuán)簇易形成孔徑較大的膠束通道,導(dǎo)致了釩離子(Vⁿ⁺)的過(guò)速滲透。鑒于改善PEM的釩阻性能時(shí),通常會(huì)犧牲其質(zhì)子傳導(dǎo)率的研究現(xiàn)狀,引入具有超強(qiáng)Br?nsted酸度的磷鎢酸（PWA）作為高效質(zhì)子供體,在抑制Vⁿ⁺交叉的同時(shí),充分保持或增加PEM的質(zhì)子傳導(dǎo)率。由于PWA易溶于水而流失,本文以PWA的錨定為出發(fā)點(diǎn),提高PEM的H⁺/Vⁿ⁺選擇性為核心目的,開(kāi)展了系統(tǒng)的研究工作。針對(duì)常用的無(wú)機(jī)錨定劑與聚合物溶度參數(shù)差異較大難以在基體中良好分散的問(wèn)題,將PWA錨定于納米凱夫拉纖維（NKFs）,采用聚苯并咪唑（PBI）及全氟磺酸樹(shù)脂（Nafion）作為基體,制備了PBI-（NKFs@PWA）和Nafion-（NKFs@PWA）復(fù)合膜。以NKFs作為PWA的錨定劑既阻止了PWA的溶出,又克服了無(wú)機(jī)錨定劑與聚合物基體相容性差的缺陷,使PWA在膜內(nèi)得到了均勻分散,構(gòu)建了連續(xù)的質(zhì)子傳輸... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：166 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 全釩液流電池簡(jiǎn)介
        1.2.1 全釩液流電池的結(jié)構(gòu)及工作原理
        1.2.2 全釩液流電池的特點(diǎn)及應(yīng)用
        1.2.3 全釩液流電池的研究進(jìn)展
    1.3 全釩液流電池的關(guān)鍵材料
    1.4 釩電池隔膜的研究開(kāi)發(fā)
        1.4.1 陽(yáng)離子交換膜
        1.4.2 陰離子交換膜
        1.4.3 兩性離子交換膜
        1.4.4 多孔隔膜
    1.5 磷鎢酸及其在釩電池中的應(yīng)用
        1.5.1 磷鎢酸的結(jié)構(gòu)
        1.5.2 磷鎢酸在釩電池中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
        1.5.3 磷鎢酸的錨定方法
    1.6 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料及所用儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)主要原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)主要儀器
    2.2 原料預(yù)處理及電極的制備
    2.3 膜的基本性能表征
    2.4 形貌及結(jié)構(gòu)表征
    2.5 VRB單電池性能測(cè)試
第3章 PWA錨定于納米纖維的PEM性能研究
    3.1 引言
    3.2 聚苯并咪唑基PEM的制備及性能研究
        3.2.1 PBI-（NKFs@PWA）的制備
        3.2.2 PBI-（NKFs@PWA）的形貌及結(jié)構(gòu)表征
        3.2.3 PBI-（NKFs@PWA）的基本性能表征
        3.2.4 Recast Nafion和Nafion 115的單電池性能
        3.2.5 PBI-（NKFs@PWA）的單電池性能
    3.3 全氟磺酸基PEM的制備及性能研究
        3.3.1 Nafion-（NKFs@PWA）的制備
        3.3.2 Nafion-（NKFs@PWA）的形貌及結(jié)構(gòu)表征
        3.3.3 Nafion-（NKFs@PWA）的物理化學(xué)性能表征
        3.3.4 Nafion-（NKFs@PWA）的IEC及質(zhì)子傳導(dǎo)率
2+滲透率及質(zhì)子/釩選擇性">        3.3.5 Nafion-（NKFs@PWA）的VO²⁺滲透率及質(zhì)子/釩選擇性
        3.3.6 Nafion-（NKFs@PWA）的單電池性能
    3.4 本章小結(jié)
2的PEM性能研究">第4章 PWA錨定于納米SiO₂的PEM性能研究
    4.1 引言
    4.2 PWA錨定于SN@NKFs纏結(jié)體的PEM性能研究
        4.2.1 Nafion-（SN@NKFs/PWA）的制備
        4.2.2 SN@NKFs的制備途徑篩選
        4.2.3 Nafion-（SN@NKFs/PWA）的結(jié)構(gòu)表征
        4.2.4 Nafion-（SN@NKFs/PWA）的基本性能表征
        4.2.5 Nafion-（SN@NKFs/PWA）的單電池性能
    4.3 PWA錨定于氨基化SN的PEM性能研究
        4.3.1 Nafion-（SN@APTES-PWA）的制備
        4.3.2 Nafion-（SN@APTES-PWA）的形貌及結(jié)構(gòu)表征
        4.3.3 Nafion-（SN@APTES-PWA）的物理化學(xué)性能表征
2+滲透率及質(zhì)子/釩選擇性">        4.3.4 Nafion-（SN@APTES-PWA）的VO²⁺滲透率及質(zhì)子/釩選擇性
        4.3.5 Nafion-（SN@APTES-PWA）的充放電及自放電測(cè)試
        4.3.6 Nafion-（SN@APTES-PWA）的循環(huán)性能
    4.4 本章小結(jié)
第5章 PWA錨定于多孔納米材料的PEM性能研究
    5.1 引言
    5.2 PWA錨定于氨基化SBA-15的PEM性能研究
        5.2.1 Nafion-（SBA-15@APTES-PWA）的制備
        5.2.2 Nafion-（SBA-15@APTES-PWA）的形貌及結(jié)構(gòu)表征
        5.2.3 Nafion-（SBA-15@APTES-PWA）的WU及SR
        5.2.4 Nafion-（SBA-15@APTES-PWA）的IEC及質(zhì)子傳導(dǎo)率
2+滲透率及離子選擇性">        5.2.5 Nafion-（SBA-15@APTES-PWA）的VO²⁺滲透率及離子選擇性
        5.2.6 Nafion-（SBA-15@APTES-PWA）的物理化學(xué)性能表征
        5.2.7 Nafion-（SBA-15@APTES-PWA）的單電池性能
    5.3 PWA錨定于氨基化UiO-66的PEM性能研究
2@PWA）的制備">        5.3.1 Nafion-（UiO-66-NH₂@PWA）的制備
2@PWA）的形貌及結(jié)構(gòu)表征">        5.3.2 Nafion-（UiO-66-NH₂@PWA）的形貌及結(jié)構(gòu)表征
2@PWA）的基本性能表征">        5.3.3 Nafion-（UiO-66-NH₂@PWA）的基本性能表征
2@PWA）的充放電測(cè)試">        5.3.4 Nafion-（UiO-66-NH₂@PWA）的充放電測(cè)試
2@PWA）的自放電及循環(huán)性能">        5.3.5 Nafion-（UiO-66-NH₂@PWA）的自放電及循環(huán)性能
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點(diǎn)
展望
參考文獻(xiàn)
縮寫(xiě)詞簡(jiǎn)表
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]全釩液流電池電極研究進(jìn)展[J]. 蘇秀麗,楊霖霖,周禹,林友斌,余姝媛.  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2019(01)
[2]Mn2+濃度對(duì)釩液流電池正極液的電化學(xué)性能影響[J]. 黃斐,王貴欣,閆康平,羅冬梅.  無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2012(05)
[3]全釩液流電池電解液流場(chǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 陳金慶,王保國(guó),呂宏凌.  現(xiàn)代化工. 2011(09)
[4]基于釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)功率控制[J]. 畢大強(qiáng),葛寶明,王文亮,柴建云.  電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2010(13)
[5]全釩液流電池用碳納米管-石墨復(fù)合電極的研究[J]. 黃可龍,陳若媛,劉素琴,史小虎,張慶華.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2010(06)
[6]流道結(jié)構(gòu)與電解液流動(dòng)狀態(tài)對(duì)VRB性能的影響[J]. 朱順泉,陳金慶,汪錢(qián),王保國(guó).  電池. 2008(05)
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博士論文
[1]全釩液流電池用磺化聚醚醚酮基離子交換膜的研究[D]. 李釗華.清華大學(xué) 2015



本文編號(hào)：2944062