本文關(guān)鍵詞：用于全釩液流電池的PAN納孔膜的制備及改性，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：全釩氧化還原液流電池(All Vanadium Redox Flow Battery, VRB)是一種大規(guī)模的高效的電化學(xué)儲能技術(shù),具有啟動速度快；能量效率高；使用壽命長；系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活；維護(hù)簡單,運(yùn)營成本低；安全環(huán)保等優(yōu)勢。質(zhì)子傳導(dǎo)膜是全釩液流電池的關(guān)鍵組件,納孔膜近年來剛被引入全釩液流電池,它通過篩分機(jī)理作用,具有很好的離子選擇性。本文以聚丙烯腈(PAN)為膜材料制備用于全釩液流電池的納孔膜,由于此制備方法步驟多,因此本文主要考察制備過程中一些重要因素對膜的物化性質(zhì)及電化學(xué)性能的影響,并對納孔膜進(jìn)行改性以降低膜電阻。在不同熱處理溫度下制備出納孔膜,系統(tǒng)考察了熱處理溫度對膜的機(jī)械性能、吸水率、面電阻、釩滲透以及充放電性能的影響,發(fā)現(xiàn)隨著熱處理溫度升高膜的機(jī)械性能越來越好,吸水率和釩滲透率都有所下降。在130℃C下熱處理的膜面電阻最低,綜合電池效率最好。分別研究了熱處理時(shí)間和水解時(shí)間對膜結(jié)構(gòu)和電池性能的影響,發(fā)現(xiàn)隨著熱處理時(shí)間增加,膜的機(jī)械性能和阻釩能力都隨之提高,熱處理時(shí)間7min的膜面電阻最低。水解過程中只有少量氰基參與反應(yīng),水解前期膜電阻變化不大,但時(shí)間達(dá)到24h會使膜電阻明顯增大,水解5h的膜在低電流密度下的電池性能最佳。用沉淀法在納孔膜表面生成一層磷酸鋯(Zirconium Phosphate, ZrP),考察ZrP/PAN復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性及不同ZrP的量對改性膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。熱重結(jié)果顯示改性膜最快失重溫度有所下降但保持在400℃以上,改性膜熱穩(wěn)定性較好。最快失重溫度與改性量關(guān)系不大,但ZrP越多,最快失重速率越大。充放電結(jié)果顯示,ZrOCl2濃度為0.15mol/L時(shí)膜的綜合電池效率最佳,能量效率比未改性納孔膜高6%,而庫倫效率依然維持在97%以上。經(jīng)過20個循環(huán)后,電池效率基本保持不變,表明改性膜具有較好的長期穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：全釩液流電池 質(zhì)子傳導(dǎo)膜 納孔膜 熱處理 磷酸鋯
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-21
• 1.1 全釩液流電池11-15
• 1.1.1 液流電池簡介11
• 1.1.2 全釩液流電池的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)11-13
• 1.1.3 全釩液流電池的發(fā)展13-14
• 1.1.4 全釩液流電池關(guān)鍵組件14-15
• 1.2 全釩液流電池隔膜15-19
• 1.2.1 全氟離子膜16-17
• 1.2.2 非氟/含氟離子膜17-18
• 1.2.3 納米孔徑的多孔膜18-19
• 1.3 選題意義及研究內(nèi)容19-21
• 2 納孔膜的制備及性能21-43
• 2.1 熱處理溫度對納孔膜性能的影響21-34
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器21-22
• 2.1.2 微孔膜的制備22
• 2.1.3 不同熱處理溫度納孔膜的制備22-23
• 2.1.4 不同熱處理溫度納孔膜的表征23-25
• 2.1.5 熱處理溫度對納孔膜結(jié)構(gòu)形貌的影響25-27
• 2.1.6 機(jī)械強(qiáng)度隨熱處理溫度的變化27-28
• 2.1.7 納孔膜吸水率受熱處理溫度的影響28-29
• 2.1.8 熱處理溫度對納孔膜面電阻的影響29
• 2.1.9 熱處理溫度對納孔膜釩滲透率的影響29-30
• 2.1.10 熱處理溫度對納孔膜充放電性能的影響30-32
• 2.1.11 小結(jié)32-34
• 2.2 熱處理時(shí)間對納孔膜性能的影響34-39
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器34-35
• 2.2.2 不同熱處理時(shí)間納孔膜的制備35
• 2.2.3 不同熱處理時(shí)間納孔膜的表征35
• 2.2.4 熱處理時(shí)間對納孔膜結(jié)構(gòu)形貌的影響35-36
• 2.2.5 機(jī)械強(qiáng)度隨熱處理時(shí)間的變化36-37
• 2.2.6 不同熱處理時(shí)間的納孔膜的面電阻37
• 2.2.7 釩滲透率隨熱處理時(shí)間的變化37-38
• 2.2.8 小結(jié)38-39
• 2.3 水解時(shí)間對納孔膜性能的影響39-43
• 2.3.1 不同水解時(shí)間納孔膜的制備39
• 2.3.2 不同水解時(shí)間納孔膜的表征39
• 2.3.3 水解時(shí)間對納孔膜面電阻的影響39-40
• 2.3.4 不同水解時(shí)間納孔膜的紅外表征40
• 2.3.5 水解時(shí)間對納孔膜充放電性能的影響40-42
• 2.3.6 小結(jié)42-43
• 3 納孔膜的改性及性能研究43-55
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分43-44
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器43
• 3.1.2 改性納孔膜的制備43-44
• 3.1.3 改性納孔膜的表征及性能測試44
• 3.2 磷酸鋯的性質(zhì)44-46
• 3.2.1 磷酸鋯的水熱合成44-45
• 3.2.2 磷酸鋯的表征45-46
• 3.2.3 磷酸鋯的剝離46
• 3.3 結(jié)果與討論46-53
• 3.3.1 改性納孔膜的結(jié)構(gòu)形貌46-48
• 3.3.2 改性對熱穩(wěn)定性的影響48-49
• 3.3.3 改性對納孔膜面電阻的影響49
• 3.3.4 釩滲透率隨改性量的變化49-50
• 3.3.5 改性納孔膜的充放電性能50-53
• 3.3.6 改性納孔膜的循環(huán)充放電性能53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-56
• 創(chuàng)新點(diǎn)及展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況62-63
• 致謝63-64

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本文編號：466009