發(fā)布時間：2017-09-25 02:26

  本文關鍵詞：釩電池隔膜的改性

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【摘要】：隨著煤、石油、天然氣等化石能源的枯竭,能源危機越來越嚴重,而且大量使用化石能源帶來了一系列的環(huán)境和社會問題。這些問題迫使人們?nèi)ラ_發(fā)清潔、可再生的新能源,如太陽能、風能、潮汐能、地熱能、核能、生物質(zhì)能等。但是,太陽能,風能,潮汐能等具有間斷性,為保證能量的連續(xù)供應,需要與儲能設備聯(lián)用。全釩氧化還原液流電池(VRB)是一種適合大規(guī)模靜態(tài)儲能、安全環(huán)保、設計靈活、可深度放電、低成本的儲能系統(tǒng),能夠與電廠、電網(wǎng)、電力應急系統(tǒng)聯(lián)用,到達削峰填谷、穩(wěn)定供能的效果。但是釩電池隔膜的成本與性能的矛盾,阻礙了其大規(guī)模商業(yè)化應用。本文圍繞制備低成本、高離子導電率、高離子選擇性、壽命長的離子交換膜展開研究,主要內(nèi)容如下：利用Nafion212廢膜制備PE-Nafion復合膜,由于PE具有疏水性,與重鑄Nafion膜相比,復合膜的電阻略高；而由于孔的減小,使得復合膜具有更高的離子選擇性和較低的釩離子滲透率。實驗表明,在20 mA cm-2以下的電流密度下,其比重鑄Nafion更適合于釩電池。利用Nafion212廢膜與聚丙烯腈制備PAN/Nafion復合膜,該膜性能良好,成本較低。在20 mA cm-2和30 mA cm-2下的電流密度下充放電數(shù)據(jù)表明,與重鑄Nafion膜相比復合膜具有較高的庫倫效率、能量效率。固體釩電池分別采用(VO2)2SO4/VOSO4和VSO4/V2(SO4)3固體作為正極和負極電解質(zhì),是一種新型儲能電池。離子交換膜是其重要的組件。本文對Nafion 1135、Neosepta CMX C-1000和Selemion APS等3種離子交換膜作為固體釩電池的隔膜進行了研究。結果表明,在小電流密度下,Selemion APS膜組裝電池的庫倫效率、電壓效率和能量效率都優(yōu)于Nafion 1135膜,呈現(xiàn)出較好的電化學性能。而由于CMX C-1000的電壓效率較小,僅適合在充放電電流密度10 mA·cm-2以下使用。
【關鍵詞】：全釩液流電池 固體釩電池 離子交換膜 改性
【學位授予單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ425.236;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 緒論12-34
• 1.1 引言12-14
• 1.2 全釩氧化還原液流電池14-20
• 1.2.1 全釩氧化還原液流電池結構及工作原理14-15
• 1.2.2 全釩液流電池的特點15
• 1.2.3 全釩氧化還原液流電池關鍵技術15-18
• 1.2.3.1 電堆技術15-17
• 1.2.3.2 電解液技術17
• 1.2.3.3 組裝和控制系統(tǒng)技術17-18
• 1.2.4 全釩氧化還原液流電池的發(fā)展史18-20
• 1.3 全釩液流電池用離子交換膜的研究進展20-29
• 1.3.1 含氟膜20-23
• 1.3.1.1 全氟膜22
• 1.3.1.2 部分含氟膜22-23
• 1.3.2 非氟膜23-26
• 1.3.2.1 聚芳香醚類離子交換膜25-26
• 1.3.2.2 其他膜材料26
• 1.3.3 改性膜26-29
• 1.3.3.1 加入無機粒子26-28
• 1.3.3.2 磺化和季胺化28
• 1.3.3.3 交聯(lián)與共聚28-29
• 1.4 離子交換膜的基本性能29-32
• 1.4.1 面電阻及離子導電率30
• 1.4.2 含水率30-31
• 1.4.3 離子交換容量31
• 1.4.4 釩離子滲透率31
• 1.4.5 溶脹度31
• 1.4.6 水遷移31-32
• 1.4.7 力學性能32
• 1.4.8 化學穩(wěn)定性32
• 1.4.9 熱穩(wěn)定性32
• 1.5 本課題研究的內(nèi)容及意義32-34
• 1.5.1 本課題研究的內(nèi)容32-33
• 1.5.2 本課題研究的意義33-34
• 第二章 PE-Nafion復合膜的制備34-46
• 2.1 引言34
• 2.2 實驗部分34-38
• 2.2.1 實驗儀器與試劑34-35
• 2.2.2 Nafion溶液的制備35
• 2.2.3 PE膜的預處理35
• 2.2.4 PE-Nafion復合膜的制備35-36
• 2.2.5 膜的預處理36
• 2.2.6 膜的性能測試36-37
• 2.2.6.1 面電阻36
• 2.2.6.2 離子交換容量(IEC)36
• 2.2.6.3 釩離子滲透率36-37
• 2.2.6.4 含水率37
• 2.2.7 電解液的制備37
• 2.2.8 電堆的組裝37-38
• 2.2.9 充放電性能測試38
• 2.3 結果與討論38-45
• 2.3.1 Celgard 2730膜氧化處理前后的性能38-39
• 2.3.2 PE-Nafion復合膜的性能39-41
• 2.3.2.1 形貌39-40
• 2.3.2.2 基本性能40-41
• 2.3.3 充放電性能41-45
• 2.4 本章小結45-46
• 第三章 PAN/Nafion復合膜的制備46-59
• 3.1 引言46
• 3.2 實驗部分46-48
• 3.2.1 實驗儀器與試劑46-47
• 3.2.2 Nafion溶液的制備47
• 3.2.3 5%PAN溶液的制備47
• 3.2.4 PAN/Nafion制備47
• 3.2.5 膜的預處理47
• 3.2.6 膜的性能測試47-48
• 3.2.6.1 面電阻47-48
• 3.2.6.2 釩離子滲透率48
• 3.2.7 電解液的制備48
• 3.2.8 電堆的組裝48
• 3.3 結果與討論48-57
• 3.3.1 PAN水解48-51
• 3.3.2 PAN/Nafion復合膜的基本性能51-52
• 3.3.2.1 形貌51
• 3.3.2.2 基本性能51-52
• 3.3.3 充放電性能52-57
• 3.4 本章小結57-59
• 第四章 固體釩電池隔膜的篩選59-66
• 4.1 引言59-60
• 4.2. 實驗部分60-63
• 4.2.1 實驗儀器與試劑60
• 4.2.2 固態(tài)硫酸釩鹽的制備60-61
• 4.2.3 電極的制備61
• 4.2.4 離子交換膜的預處理61
• 4.2.5 固體釩電池電堆設計61
• 4.2.6 膜性能測試61-63
• 4.2.6.1 含水率61
• 4.2.6.2 離子交換容量(IEC)61-62
• 4.2.6.3 面電阻(AR)62
• 4.2.6.4 釩離子滲透率62
• 4.2.6.5 充放電性能測試62-63
• 4.3 結果與討論63-65
• 4.4 本章小結65-66
• 第五章 結論與展望66-68
• 5.1 結論66
• 5.2 展望66-68
• 參考文獻68-76
• 作者簡介76-77
• 致謝77

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1 ;釩電池:引領世界純電動汽車的電池潮流[J];金屬功能材料;2013年05期

2 常芳;孟凡明;陸瑞生;;釩電池用電解液研究現(xiàn)狀及展望[J];電源技術;2006年10期

3 ;相關行業(yè)信息[J];中國金屬通報;2002年03期

4 趙平;楊佳星;彭貴江;王宏;;釩電池用離子交換膜的研究與開發(fā)[J];材料導報;2009年05期

5 李云燕;李虹云;劉理;;釩電池智能監(jiān)控管理技術[J];企業(yè)技術開發(fā);2012年34期

6 孟凡明,崔艷華,李茂林,盛勇宏,劉建青;全釩離子液流電池初步研究[J];電源技術;1998年01期

7 康樂;林雪峰;;利用釩電池在達坂城風場實現(xiàn)風—儲互補調(diào)峰的初步研究[J];新疆大學學報(自然科學版);2012年03期

8 管濤;林茂財;余晴春;;添加劑對電解液及釩電池性能的影響[J];電池;2011年06期

9 劉金鵬;亢萍;趙立群;許茜;王一冰;;釩電池用EVA/CB復合電極板的性能研究[J];沈陽化工大學學報;2013年01期

10 劉建國;石冬;門閱;嚴川偉;;KSCN對釩電池正極反應動力學及電池性能的影響[J];電化學;2009年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 崔艷華;蘭偉;李曉兵;常芳;孟凡明;;千瓦級釩電池用復合石墨板的研制[A];中國工程物理研究院科技年報（2003）[C];2003年

2 崔艷華;蘭偉;李曉兵;常芳;孟凡明;劉效疆;;新型氧化還原液流電池-釩電池關鍵材料的研究及其進展[A];第十三次全國電化學會議論文摘要集（下集）[C];2005年

3 許茜;馮士超;喬永蓮;張杰;;釩電池集流板導電塑料性質(zhì)的研究[A];第二十七屆全國化學與物理電源學術年會論文集[C];2006年

4 田波;劉建國;嚴川偉;王福會;;聚乙烯微孔膜改性及在釩電池中應用[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

5 陳暉;劉建國;嚴川偉;;關于釩電池中支路電流(shunt current)的計算[A];第二屆中國儲能與動力電池及其關鍵材料學術研討與技術交流會論文集[C];2007年

6 張本貴;張守海;韓潤林;蹇錫高;;釩電池用含吡啶交換基團雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮酮陰離子交換膜[A];2011年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C];2011年

7 秦野;劉建國;嚴川偉;楊家振;;不同溫度下VOSO_4在水中體積性質(zhì)的研究[A];中國化學會第十五屆全國化學熱力學和熱分析學術會議論文摘要[C];2010年

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1 特約記者 蔡亞君邋記者 劉迅;釩電池生產(chǎn)基地落戶崇陽[N];咸寧日報;2008年

2 唐詩全;攀鋼與尚德電力有意合作打造太陽能釩電池示范基地[N];中國冶金報;2009年

3 特約記者 姚耀富;中策釩電池項目落戶泰州[N];中國化工報;2011年

4 記者 楊照民　特約記者 滕樹軍;全球最大釩電池項目落戶海陵[N];泰州日報;2011年

5 記者 周軍 通訊員 王彥華;攀鋼釩電池產(chǎn)業(yè)化進入新階段[N];中國冶金報;2010年

6 ;張建勇：為了一塊不平凡的釩電池[N];河北日報;2009年

7 記者 賈建勇 通訊員 白子軍;大力推進釩鈦資源綜合開發(fā)利用 帶動引領全市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級[N];承德日報;2012年

8 王坦;釩電池應用漸成關注焦點[N];中國有色金屬報;2013年

9 記者 楊照民　特約記者 滕樹軍;釩電池樣機亮相新能源產(chǎn)業(yè)園[N];泰州日報;2011年

10 周軍　王彥華 記者 張春;西部首個光伏發(fā)電示范工程建成運行[N];四川日報;2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 陳茂斌;釩電池關鍵材料及外通道流量分配研究[D];重慶大學;2008年

2 吳雄偉;全釩電池關鍵材料和能量效率的研究[D];中南大學;2011年

3 羅冬梅;釩氧化還原液流電池研究[D];東北大學;2005年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周奕;釩電池用改性PVDF隔膜的制備及其性能研究[D];上海師范大學;2015年

2 謝文梅;釩電池用側鏈型SPAEK陽離子交換膜的制備與性能研究[D];福建師范大學;2015年

3 姜曉梅;基于磺化聚醚醚酮的釩電池用離子交換膜研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 戴凌冉;基于釩電池的后備電源系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2015年

5 周揚;基于釩電池的儲能供電系統(tǒng)控制策略設計[D];電子科技大學;2014年

6 李華青;車載釩電池材料設計及電解液參數(shù)研究[D];齊齊哈爾大學;2015年

7 胡俊平;釩電池隔膜的改性[D];湖南農(nóng)業(yè)大學;2015年

8 呂列艷;釩電池參數(shù)測試監(jiān)控系統(tǒng)設計[D];西南石油大學;2012年

9 張小虎;釩電池在110kV大鵬變電站站用電源系統(tǒng)的應用[D];華南理工大學;2012年

10 姚敦平;釩電池快速充電方法及釩電池光伏儲能系統(tǒng)建模研究[D];南華大學;2012年

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