全釩液流電池（VRFB）是一種大型儲(chǔ)能設(shè)備,具有壽命長(zhǎng),效率高,安全性高等優(yōu)點(diǎn)。離子交換膜作為VRFB中重要的組成部分,直接影響電池的性能。目前,常用的Nafion系列膜存在價(jià)格高昂及嚴(yán)重的釩滲透的問(wèn)題。近幾年來(lái),非氟陰離子交換膜由于低價(jià)及高的阻釩性能受到了廣泛的關(guān)注,但是電導(dǎo)率受到了很大限制。因此,本論文中設(shè)計(jì)了季銨/羥基雙功能化的聚苯并咪唑陰離子交換膜用于釩電池,荷正電的季銨基團(tuán)通過(guò)Donnan效應(yīng)排斥釩離子,提高了電池的庫(kù)倫效率。此外,季銨基團(tuán)可以結(jié)合水分子傳導(dǎo)質(zhì)子,羥基形成氫鍵輔助質(zhì)子的傳導(dǎo)。因此,得到了兼具高離子選擇性和高質(zhì)子傳導(dǎo)率的離子交換膜。制備了不同功能化程度的聚苯并咪唑陰離子交換膜,隨著季銨基團(tuán)及羥基含量的增多,吸水率增大,面電阻從0.9Ωcm²下降至0.31Ωcm²。在200 mA cm^-2下,取代度為112%的膜（PBI-GTA-112%）的電壓效率（VE）仍高于80%且優(yōu)于Nafion 212（77%）。溶脹度的略微增大并沒(méi)有導(dǎo)致釩滲透的加劇,PBI-GTA-112%膜的釩滲透率為3.9×10

【文章來(lái)源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Nafion結(jié)構(gòu)示意圖[49]

1.緒論6的遷移，加劇了釩滲透。針對(duì)Nafion膜離子選擇性差的問(wèn)題，通常使用的方法是利用無(wú)機(jī)或有機(jī)成分與Nafion磺酸基團(tuán)之間的特殊相互作用來(lái)封閉它們的親水簇[39-48]。圖1.2Nafion結(jié)構(gòu)示意圖[49]Fig.1.2SchematicdiagramoftheNafionstructure圖1.3水合Nafion的離子簇模型[50]Fig.1.3IonclustermodelforhydratedNafionQiu等人[39]制備了Nafion/SiO2雜化膜。結(jié)果表明，Nafion/SiO2雜化膜顯示出比原始Nafion117膜更高的阻釩性能，這是由于原始Nafion膜的極性簇被SiO2納米顆粒占據(jù)（如圖1.4）。在20mAcm-2下，雜化膜的CE高于Nafion117（79.9%vs73.8%）。此外，在自放電測(cè)試中雜化膜的OCV維持時(shí)間在1.0V以上為35小時(shí)，時(shí)間幾乎是Nafion膜的兩倍。

遼寧科技大學(xué)碩士學(xué)位論文7圖1.4Nafion/無(wú)機(jī)雜化膜示意圖[39]Fig.1.4SchematicdiagramofNafion/inorganichybridmembraneZhang[51]等人制備了基于Nafion的復(fù)合膜。在Nafion膜的表面引入帶正電的聚乙烯亞胺（PEI）層，提高了離子選擇性。圖1.5示出了該復(fù)合膜的制備過(guò)程。PEI層的引入有效地減少了釩離子的透過(guò)，并大大的降低了水遷移。Nafion復(fù)合膜的釩滲透率（1.7×10-7cm2min-1）低于Nafion117（36.55×10-7cm2min-1）。圖1.5Nafion/有機(jī)雜化膜制備過(guò)程[51]Fig.1.5preparationprocessofNafion/organichybridmembrane

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]咪唑/磺酸兩性離子膜的制備及其釩電池性能[D]. 張彩綿.大連理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3604356