傳統(tǒng)能源的短缺以及使用過程中引發(fā)的一系列環(huán)境問題日益嚴(yán)重,迫使人們開展對(duì)可再生能源太陽能、風(fēng)能等開發(fā)和利用。這些新能源在使用過程中由于其不穩(wěn)定和不連續(xù)等因素需要配備儲(chǔ)能裝置,與其他儲(chǔ)能裝置相比較,全釩氧化還原液流電池由于具有壽命長、充放電速率快、能量效率高以及成本價(jià)廉等優(yōu)勢成為最具有發(fā)展?jié)摿Φ膬?chǔ)能設(shè)備之一。隔膜作為釩電池的核心部件其性能和價(jià)格一直是制約著電池發(fā)展的關(guān)鍵因素。本文旨在開發(fā)系列功能化氧化石墨烯／磺化聚醚醚酮離子交換膜,并對(duì)其電池性能開展相關(guān)研究。聚醚醚酮與98%硫酸反應(yīng)制備磺化聚醚醚酮（SPEEK）,之后與氧化石墨烯（GO）制備共混膜。調(diào)控GO的含量獲得一系列S/GO質(zhì)子交換膜,并且測試其相關(guān)電池性能：含水量（WU）、離子交換容量（IEC）、質(zhì)子電導(dǎo)率、釩離子滲透率、熱穩(wěn)定性、耐氧化性、力學(xué)性能和電池效率等。結(jié)果表明隨著GO量的增加WU和IEC逐漸降低,S/GO隔膜具有良好的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和阻釩性能。共混膜GO含量為2% （S/GO-2）裝入電池運(yùn)行獲得較高的電池效率,能量效率（EE）為80%,比Nafion115提高了9%,100次充放電循環(huán)中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。實(shí)... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 全釩氧化還原液流電池
        1.2.1 全釩液流電池的工作原理
        1.2.2 全釩液流電池的結(jié)構(gòu)組成
        1.2.3 全釩液流電池的應(yīng)用
        1.2.4 全釩液流電池的研究進(jìn)展
    1.3 全釩液流電池隔膜
        1.3.1 基于Nafion膜改性的研究
        1.3.2 非氟系列隔膜的研究
    1.4 氧化石墨烯簡介
    1.5 本論文的選題意義和研究內(nèi)容
        1.5.1 本論文的選題意義
        1.5.2 本論文研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 實(shí)驗(yàn)分析項(xiàng)目
        2.2.1 結(jié)構(gòu)與性能表征
        2.2.2 膜結(jié)構(gòu)與性能表征
第三章 釩電池用GO與SPEEK共混膜的制備與性能表征
    3.1 SPEEK的制備
    3.2 SPEEK/GO共混膜的制備
    3.3 SPEEK/GO共混膜的電池性能
        3.3.1 共混膜與Nafion115隔膜的處理
        3.3.2 電極預(yù)處理
        3.3.3 集流體預(yù)處理
        3.3.4 電解液的制備
    3.4 NMR測試SPEEK的磺化度
    3.5 SPEEK/GO共混膜性能測試結(jié)果與討論
        3.5.1 FT-IR分析
        3.5.2 TG分析
        3.5.3 TEM/SEM表征
        3.5.4 含水量(WU)與IEC
        3.5.5 釩離子滲透率
        3.5.6 質(zhì)子電導(dǎo)率與離子選擇性
        3.5.7 力學(xué)性能
        3.5.8 氧化穩(wěn)定性
        3.5.9 單電池性能測試
    3.6 本章小結(jié)
第四章 磺酸基修飾GO與SPEEK共混膜的制備與性能表征
    4.1 磺化氧化石墨烯(SGO)的制備
    4.2 SPEEK/SGO共混膜的制備
    4.3 SGO的結(jié)構(gòu)表征FT-IR
    4.4 SPEEK/SGO共混膜的性能測試結(jié)果與討論
        4.4.1 TG分析
        4.4.2 SEM分析
        4.4.3 含水量(WU)與離子交換容量(IEC)
        4.4.4 質(zhì)子電導(dǎo)率與離子選擇性
        4.4.5 釩離子滲透率
        4.4.6 力學(xué)性能
        4.4.7 氧化穩(wěn)定性
        4.4.8 電池性能
    4.5 本章小結(jié)
第五章 氨基修飾GO與SPEEK共混膜的制備與性能表征
    5.1 GO-NH_2的制備
    5.2 SPEEK與GO-NH_2共混膜的制備
    5.3 GO-NH_2的結(jié)構(gòu)表征
        5.3.1 GO-NH_2的FTIR表征
        5.3.2 GO-NH_2的XPS表征
    5.4 SPEEK/GO-NH_2共混膜的性能測試結(jié)果與討論
        5.4.1 TG
        5.4.2 SEM
        5.4.3 含水量(WU)與IEC
        5.4.4 質(zhì)子電導(dǎo)率與離子選擇性
        5.4.5 釩離子滲透率
        5.4.6 拉伸測試
        5.4.7 氧化性測試
        5.4.8 單電池性能
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]全釩液流電池用磺化聚醚醚酮隔膜的制備及性能研究[J]. 丁躍,王麗華,韓旭彤.  高分子學(xué)報(bào). 2013(12)
[2]全釩液流電池隔膜的制備與性能[J]. 汪南方,劉素琴.  化學(xué)進(jìn)展. 2013(01)
[3]氨基改性氧化石墨烯及其與環(huán)氧樹脂的復(fù)合[J]. 沙金,謝林生,馬玉錄,董樹梅,王艷允.  中國塑料. 2011(08)
[4]全釩液流電池離子交換膜的研究進(jìn)展[J]. 陳棟陽,王拴緊,肖敏,孟躍中.  高分子材料科學(xué)與工程. 2009(04)
[5]釩流電池的應(yīng)用前景和關(guān)鍵材料[J]. 費(fèi)國平,趙炯心.  能源研究與信息. 2008(01)
[6]Synthesis and characterization of quaternized poly （phthalazinone ether sulfone ketone） for anion-exchange membrane[J]. Xi Gao Jian~(a,*) Chun Yan~a Hua Min Zhang~b Shou Hai Zhang~a Cheng Liu~a Ping Zhao~b a Department of Polymer Materials,Dalian University of Technology,Dalian 116012,China b PEMFC Key Materials & Technology Laboratory,Dalian Institute of Chemical Physics (DICP),Chinese Academy of Sciences,Dalian 116023,China.  Chinese Chemical Letters. 2007(10)
[7]電解液流動(dòng)方式對(duì)全釩液流電池性能的影響[J]. 朱順泉,陳金慶,王保國.  電池. 2007(03)
[8]大規(guī)模蓄電儲(chǔ)能全釩液流電池研究進(jìn)展[J]. 朱順泉,孫娓榮,汪錢,尹海濤,王保國.  化工進(jìn)展. 2007(02)
[9]V（Ⅳ）/V（Ⅴ）電對(duì)在石墨氈與導(dǎo)電塑料復(fù)合電極上的反應(yīng)機(jī)理（英文）[J]. 李曉剛,黃可龍,劉素琴,譚寧,陳立泉.  電化學(xué). 2006(04)
[10]氧化還原液流電池的研究進(jìn)展[J]. 陳亞昕,鄭克文.  船電技術(shù). 2006(05)



本文編號(hào)：3441713