本文關(guān)鍵詞：石墨烯基多孔復(fù)合膜的制備及在釩電池中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著社會的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的化石能源面臨枯竭的困境,由于能源的緊缺以及對環(huán)境污染問題的日益重視,科學(xué)家們將目光轉(zhuǎn)向了太陽能、風(fēng)能等這些可再生能源的開發(fā)利用上來。但是這些可再生能源受氣候因素影響,因而都存在供能不持續(xù)、不穩(wěn)定的問題。由于缺少能與之配套使用的儲能裝備,導(dǎo)致能量不能及時有效地儲存起來供電力不足時使用。所以,儲能技術(shù)的發(fā)展一直是國內(nèi)外科研工作者密切關(guān)注的問題。全釩液流電池(VRB)成本低、易于維護(hù),容量設(shè)計(jì)靈活、不受地理位置限制,可深度充放電,響應(yīng)快速,能量效率高,且綠色環(huán)保安全,這些獨(dú)有的優(yōu)勢使其獲得了科學(xué)家的青睞,被認(rèn)為是很有發(fā)展前途的儲能技術(shù)。隔膜作為VRB的關(guān)鍵部件,其價格和性能直接制約著電池的大規(guī)模運(yùn)行和電池的重要性能。目前,釩電池中最常用的是美國杜邦公司研發(fā)生產(chǎn)的Nafion膜系列,該膜的電池性能雖然不錯,但是高的釩離子滲漏率、復(fù)雜繁瑣的生產(chǎn)工藝和昂貴的價格嚴(yán)重制約了Nafion膜大規(guī)模的推廣應(yīng)用。石墨烯碳材料是近些年最為熱門的材料之一,由于石墨烯是由一層碳原子緊密堆積而成,可以有效防止粒子的滲透,因此可將其應(yīng)用于分隔液體的阻隔層。我們課題組正是看重了石墨烯的這一特殊性質(zhì),選擇低成本商品化的傳統(tǒng)聚醚砜膜(UH004)作為基膜,分別將不同層數(shù)的石墨烯轉(zhuǎn)移到基膜功能層一面,制得基于UH004的1、2、3層的石墨烯復(fù)合膜,并對該系列的復(fù)合膜進(jìn)行各項(xiàng)表征和電池性能的測試。本文通過對制得的系列石墨烯基復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,確定了不同層數(shù)的石墨烯薄膜確實(shí)已附著在基膜表面。然后再對該復(fù)合膜的進(jìn)行了相應(yīng)的性能測試,如膜面電阻,離子遷移數(shù)以及V/H離子選擇性。所得數(shù)據(jù)表明該類型膜材料可作為隔膜應(yīng)用于釩電池中。最后將這一系列的復(fù)合膜組裝成單體釩電池,測試其電池性能,如充放電性能、循環(huán)性能以及自放電時間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,將石墨烯與多孔納濾膜復(fù)合并應(yīng)用于全釩液流電池的想法確實(shí)可行,利用孔徑篩分效應(yīng)來分離釩離子和氫離子,可以大大降低釩離子的滲漏,提高隔膜的離子選擇性,從而使電池性能得到改善。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 質(zhì)子選擇性 復(fù)合膜 全釩液流電池
【學(xué)位授予單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 引言10-12
• 1.2 全釩液流電池的簡介12-17
• 1.2.1 全釩液流電池的主要構(gòu)成及工作原理12-15
• 1.2.2 全釩液流電池的特點(diǎn)15-16
• 1.2.3 全釩液流電池的應(yīng)用16-17
• 1.3 釩電池隔膜17-21
• 1.3.1 全釩液流電池隔膜的作用和特點(diǎn)17-18
• 1.3.2 全釩液流電池隔膜的選擇18
• 1.3.3 全釩液流電池隔膜的研究18-21
• 1.4 石墨烯簡介21-23
• 1.5 選題目的及研究內(nèi)容23-24
• 第二章 石墨烯基多孔復(fù)合膜的制備與表征24-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑24
• 2.2 石墨烯基多孔復(fù)合膜的制備24-25
• 2.3 石墨烯基多孔復(fù)合膜的形貌表征25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 石墨烯基多孔復(fù)合膜的性能測試28-40
• 3.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑28
• 3.2 膜面電阻的測試28-29
• 3.3 HCl和KCl體系中H~+或者K~+遷移數(shù)測試29-30
• 3.4 V/H離子選擇性系數(shù)測試30-33
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)測試方法簡介30-31
• 3.4.2 釩離子（VO~(2+)）的測定31-33
• 3.5 結(jié)果與討論33-39
• 3.5.1 復(fù)合膜的膜面電阻33-36
• 3.5.2 離子遷移數(shù)36-37
• 3.5.3 V/H離子選擇性系數(shù)37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第四章 石墨烯基多孔復(fù)合膜的電池性能測試40-48
• 4.1 實(shí)驗(yàn)儀器以及試劑40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分40-41
• 4.3 復(fù)合膜電池性能的測試41-42
• 4.4 結(jié)果與討論42-45
• 4.4.1 不同電流密度下的充放電性能測試42-43
• 4.4.2 循環(huán)測試43-45
• 4.4.3 自放電測試45
• 4.5 本章小結(jié)45-48
• 第五章 結(jié)論48-50
• 參考文獻(xiàn)50-56
• 致謝56-58
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文58

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