本文關(guān)鍵詞：鋅溴液流電池用隔膜的制備及性能研究

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【摘要】：目前,環(huán)境污染、化石能源枯竭等一系列問(wèn)題接踵而來(lái)。京都議定書之后的哥本哈根世界氣候大會(huì)得到了全球越來(lái)越多國(guó)家的重視,能夠有效提高能源利用效率和開(kāi)發(fā)出更清潔環(huán)保的能源已成為世界矚目的課題。近些年來(lái),為了滿足能源的迫切需要,很多新型、優(yōu)質(zhì)、低成本的電化學(xué)系統(tǒng)被先后提出和發(fā)展起來(lái),其中包括鐵溴液流電池、全釩液流電池、鋅溴液流電池等等。鋅溴液流電池是一種新型的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置,具備低耗、高效、少污染、高電流密度等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)能夠適應(yīng)多次深度充放電。相比其他液流電池,鋅溴液流電池憑借其較高的能量密度和較低的成本,更適合應(yīng)用于大型儲(chǔ)能裝置。鋅溴液流電池主要應(yīng)用在電網(wǎng)調(diào)峰、區(qū)域供電、新型交通工具等方面。液流電池本身由雙極板、電解液、隔膜及電極材料等構(gòu)成。在本文中,我們主要針對(duì)鋅溴液流電池用隔膜的制備和性能進(jìn)行研究。隔膜作為最重要的電池部件之一,其主要作用是隔離電池中正負(fù)極之間的電解液,傳輸離子。商業(yè)化的隔膜價(jià)格較貴,制作工藝復(fù)雜。本文針對(duì)這些問(wèn)題制作出聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜、聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜、磺化聚砜/PTFE膜、SiO2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜四種膜。同時(shí)對(duì)這些隔膜做了物理化學(xué)測(cè)試、紫外光譜分析、紅外光譜分析以及熱失重分析,并組裝成單電池,進(jìn)行了單電池性能研究,從而分析得出對(duì)比結(jié)果。本文采用溶液澆鑄法制作聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜和聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜,這兩種隔膜是基于聚乙烯醇材料,聚乙烯醇是一種無(wú)毒、無(wú)味的合成高分子材料。對(duì)聚乙烯醇薄膜進(jìn)行改性,得到物理化學(xué)性能更穩(wěn)定、充電性能較好的隔膜結(jié)構(gòu)。聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜是以孔隙率較高的聚四氟乙烯微孔膜為基底,增強(qiáng)了聚乙烯醇的機(jī)械強(qiáng)度,得到熱穩(wěn)定性較好的非離子交換膜。磷鉬酸是固體酸,有很強(qiáng)的離子傳導(dǎo)能力,與聚乙烯醇溶液融合,制作出的聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜具有更高的離子通過(guò)率和含水率。這兩種隔膜均優(yōu)化了聚乙烯醇材料的特性,得到更好的適合鋅溴液流電池用隔膜。本文利用磺化方法制作磺化聚砜/PTFE膜以及采用兩種不同的磺化方式制作SiO2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜。聚砜膜是鋅溴液流電池隔膜研究熱點(diǎn),本文改進(jìn)常見(jiàn)的商業(yè)化聚砜膜,得到性能更穩(wěn)定的鋅溴液流電池用隔膜。根據(jù)磺化材料、磺化方式的不同進(jìn)行對(duì)比,得到更適合用于鋅溴液流電池的隔膜。SiO2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜的含水率大于磺化聚砜/PTFE膜,熱穩(wěn)定性保持較好。本文制作的四種電池用隔膜均比商業(yè)化隔膜的價(jià)格低且性能較好,為鋅溴液流電池用隔膜的多元化開(kāi)辟一些新的道路。
【關(guān)鍵詞】：鋅溴液流電池 離子交換膜 聚乙烯醇 磺化
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 引言10
• 1.2 電化學(xué)液流電池10-11
• 1.3 鋅溴液流電池的簡(jiǎn)介11-13
• 1.3.1 鋅溴液流電池的工作原理11-12
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)外鋅溴液流電池的發(fā)展與應(yīng)用狀況12-13
• 1.3.3 鋅溴液流電池的關(guān)鍵材料研究進(jìn)展13
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容、目的和意義13-15
• 2 實(shí)驗(yàn)15-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品15
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介15-18
• 2.2.1 電化學(xué)工作站15-16
• 2.2.2 電池測(cè)試系統(tǒng)16-17
• 2.2.3 恒流泵17-18
• 2.2.4 磁力加熱攪拌器18
• 2.3 實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵部件簡(jiǎn)介18-20
• 2.3.1 雙極板18-19
• 2.3.2 離子交換膜19-20
• 2.3.3 電解液的配制20
• 2.4 實(shí)驗(yàn)方法20-27
• 2.4.1 隔膜物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)試20-22
• 2.4.2 隔膜紫外光譜分析22
• 2.4.3 隔膜紅外光譜分析22-23
• 2.4.4 隔膜熱失重分析23-24
• 2.4.5 單電池的組裝及性能測(cè)試24-27
• 3 聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜及聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜制備和性能研究27-41
• 3.1 前言27-28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分28-31
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料28-29
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法和步驟29-31
• 3.3 結(jié)構(gòu)和性能研究31-36
• 3.3.1 聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜及聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜物理化學(xué)性能31-32
• 3.3.2 聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜及聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜紫外光譜分析32-34
• 3.3.3 聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜及聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜紅外光譜分析34-35
• 3.3.4 聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜及聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜熱失重分析35-36
• 3.4 以聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜及聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜為電池隔膜的單電池組裝及性能研究36-41
• 3.4.1 聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜及聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜的電導(dǎo)率測(cè)量36-38
• 3.4.2 以聚乙烯醇/PTFE復(fù)合膜及聚乙烯醇/磷鉬酸復(fù)合膜為電池隔膜的單電池性能研究38-41
• 4 磺化聚砜/PTFE膜制備和性能研究41-48
• 4.1 前言41
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分41-43
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器41-42
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法和步驟42-43
• 4.3 結(jié)構(gòu)和性能研究43-46
• 4.3.1 磺化聚砜/PTFE膜物理化學(xué)性能43-44
• 4.3.2 磺化聚砜/PTFE膜紫外光譜分析44
• 4.3.3 磺化聚砜/PTFE膜紅外光譜分析44-45
• 4.3.4 磺化聚砜/PTFE膜熱失重分析45-46
• 4.4 以磺化聚砜/PTFE膜為電池隔膜的單電池組裝及性能研究46-48
• 4.4.1 磺化聚砜/PTFE膜的電導(dǎo)率測(cè)量46
• 4.4.2 以磺化聚砜/PTFE膜為電池隔膜的單電池性能研究46-48
• 5 SiO_2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜制備和性能研究48-59
• 5.1 前言48
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分48-50
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器48
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)方法和步驟48-50
• 5.3 結(jié)構(gòu)和性能表征50-54
• 5.3.1 SiO_2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜物理化學(xué)性能50-51
• 5.3.2 SiO_2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜紫外光譜分析51-52
• 5.3.3 SiO_2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜紅外光譜分析52-53
• 5.3.4 SiO_2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜熱失重分析53-54
• 5.4 以SiO_2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜為電池膜的單電池組裝及性能研究54-59
• 5.4.1 SiO_2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜的電導(dǎo)率測(cè)量54-56
• 5.4.2 以SiO_2/磺化聚砜//PTFE復(fù)合膜為電池隔膜的單電池性能研究56-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況64-65
• 致謝65-66

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1039989