全釩氧化還原液流電池(VRFB)作為一種大型儲能系統(tǒng)而備受關(guān)注。在VRFB系統(tǒng)中,離子交換膜是直接影響其性能的關(guān)鍵組成部件。目前VRFB用離子交換膜依然存在著離子傳導(dǎo)率和選擇性難以平衡、高功能化程度下吸水溶脹過大以及化學(xué)穩(wěn)定性不足等缺陷。兩性離子交換膜是一種同時含有陽離子交換基團和陰離子交換基團的膜,其可以同時具有較高的傳導(dǎo)率和選擇性,具有廣闊研究價值。本文通過共混、接枝和交聯(lián)等手段設(shè)計制備了三種具有新型結(jié)構(gòu)的兩性膜,并對其結(jié)構(gòu)和性能進行了全面測試研究。首先采用三元叔胺接枝聚苯醚(PPO-TTA)與磺化聚醚酮(SPEEK)共混制備了一種新型多叔胺基兩性共混膜(SPEEK/PPO-TTA)。通過叔胺基團的質(zhì)子化以及與磺酸根形成的酸堿對效應(yīng),既促進了膜中高效氫鍵網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,提高了膜的質(zhì)子傳導(dǎo)能力,又有效抑制了膜的釩離子滲透并保護了聚合物主鏈。SPEEK/PPO-TTA-15%膜的IEC為1.65 mmol g^-1,同時表現(xiàn)出很低的面電阻(0.39Ωcm²)和釩滲透率(3.4×10^-9 cm² s

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻綜述
    1.1 氧化還原液流電池(RFB)概述
    1.2 全釩氧化還原液流電池(VRFB)
        1.2.1 VRFB的工作原理
        1.2.2 VRFB的結(jié)構(gòu)和組成
        1.2.3 VRFB的性能特點
        1.2.4 VRFB的應(yīng)用前景
    1.3 VRFB用離子交換膜的研究進展
        1.3.1 質(zhì)子交換膜
        1.3.2 陰離子交換膜
        1.3.3 兩性離子交換膜
    1.4 研究意義和研究內(nèi)容
2 新型多叔胺基兩性共混膜(SPEEK/PPO-TTA)的制備與性能
    2.1 實驗藥品與實驗儀器
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 多叔胺基兩性共混膜(SPEEK/PPO-TTA)的制備
        2.2.1 磺化聚醚醚酮的制備
        2.2.2 酰基化聚苯醚的制備
        2.2.3 三叔胺功能化聚苯醚的制備
        2.2.4 多叔胺基兩性共混膜的制備
    2.3 SPEEK/PPO-TTA膜的性能測試與表征
        2.3.1 核磁共振氫譜(1H NMR)表征
        2.3.2 傅里葉紅外光譜(FTIR)表征
        2.3.3 X射線光電子能譜(XPS)測試
        2.3.4 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
        2.3.5 原子力顯微鏡(AFM)測試
        2.3.6 離子交換容量(IEC)測試
        2.3.7 溶脹率(SR)測試
        2.3.8 吸水率(WU)測試
        2.3.9 質(zhì)子電導(dǎo)率測試
        2.3.10 VO2+離子滲透率測試
        2.3.11 面電阻(AR)測試
        2.3.12 機械性能測試
        2.3.13 化學(xué)穩(wěn)定性測試
        2.3.14 單電池性能測試
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 SPEEK/PPO-TTA膜的結(jié)構(gòu)和組成
        2.4.2 SPEEK/PPO-TTA膜的形貌和性能
        2.4.3 SPEEK/PPO-TTA膜的化學(xué)穩(wěn)定性
        2.4.4 SPEEK/PPO-TTA膜的單電池性能
        2.4.5 SPEEK/PPO-TTA膜的循環(huán)性能
    2.5 本章小結(jié)
3 新型兩親側(cè)鏈結(jié)構(gòu)聚芳哌啶膜(AMPBPip)的制備及性能
    3.1 實驗藥品與實驗儀器
        3.1.1 實驗藥品
        3.1.2 實驗儀器
    3.2 新型兩親側(cè)鏈結(jié)構(gòu)聚芳哌啶膜(AMPBPip)的制備
        3.2.1 聚芳哌啶聚合物主鏈材料的制備
        3.2.2 兩親側(cè)鏈功能化聚芳哌啶聚合物材料的制備
        3.2.3 新型兩親側(cè)鏈結(jié)構(gòu)聚芳哌啶膜的制備
    3.3 AMPBPip膜的性能測試與表征
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 AMPBPip膜的結(jié)構(gòu)和組成
        3.4.2 AMPBPip膜的形貌和性能
        3.4.3 AMPBPip膜的化學(xué)穩(wěn)定性
        3.4.4 AMPBPip膜的單電池性能
        3.4.5 AMPBPip膜的循環(huán)性能
    3.5 本章小結(jié)
4 兩親側(cè)鏈聚芳哌啶交聯(lián)膜(Cr-AMPBPip)的制備及性能
    4.1 實驗藥品與實驗儀器
        4.1.1 實驗藥品
        4.1.2 實驗儀器
    4.2 兩親側(cè)鏈聚芳哌啶交聯(lián)膜(Cr-AMPBPip)的制備
        4.2.1 聚芳哌啶聚合物主鏈材料的制備
        4.2.2 兩親側(cè)鏈功能化聚芳哌啶聚合物材料的制備
        4.2.3 兩親側(cè)鏈聚芳哌啶交聯(lián)膜的制備
    4.3 Cr-AMPBPip膜的性能測試與表征
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 Cr-AMPBPip膜的形貌組成
        4.4.2 Cr-AMPBPip膜的基本性能
        4.4.3 Cr-AMPBPip膜的電池性能
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
論文創(chuàng)新點及展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3800055