| 题名 | 钒电池用质子交换朠的制备及其性质 |
| 作者 | 贾传坤 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 严川伟 ; 刘建国 |
| 关键词 | 钒氧化还原液流电池 质子交换膜 Nafion 磺化聚醚醚酮 纳米碳管 vanadium redox flow battery proton exchange membrane Nafion sulfonated poly(ether ether ketone) nanotubes |
| 学位专业 | 腐蚀科学与防护 |
| 中文摘要 | "全钒氧化还原液流电池（钒电池）是一种新型的大规模电化学储能装置，作为最具潜力解决风能、太阳能等新能源发电过程不连续、不稳定等难题的配套储能装置，以其储能规模大、循环寿命长等优点，成为目前大规模储能装置研究的热点。钒电池正负极电解液分别为含VO2+/VO2+与V2+/V3+离子的硫酸水溶液。其中，质子交换膜是目前制约钒电池产业化的关键材料之一。它的作用是传递质子以完成电池反应，同时阻隔正负极电解液渗透以减少自放电现象。理想的质子交换膜应具备质子传导率高、化学稳定性好、机械性能好、钒离子渗透少以及成本低廉等优点。目前，钒电池应用最广的全氟磺酸型Nafion 系列膜，具有质子传导率高，化学稳定性好等优点。但是其高的钒离子渗透和高昂的价格，阻碍其在钒电池商业化中的应用。因此，开发阻钒性能好且成本低廉的质子交换膜成为钒电池研究的重点。 本论文以探索开发性能优良成本低廉的钒电池用磺化聚醚醚酮基质子交换膜为核心，采用溶液浇铸法，制备不同结构的质子交换膜。对这几类质子交换膜机械性能、溶胀性、含水率、微观结构、阻钒性能、电池性能进行系统测试和分析，主要研究结论如下： 1：通过控制反应条件制备不同磺化度的磺化聚醚醚酮。对不同磺化度磺化聚醚醚酮性能进行研究对比，结果显示磺化度在60%左右的磺化聚醚醚酮适合钒电池的应用。 2：成功制备不同功能化纳米碳管改性的磺化聚醚醚酮复合膜。功能化纳米碳管在复合膜中分散均匀。磺化聚醚醚酮/羧基化多壁纳米碳管复合膜具有良好的机械性能，溶胀性能，含水率。羧基化纳米碳管的加入，能够减小钒离子渗透通道的尺寸，从而提高复合膜的阻钒性，减少复合膜在单个钒电池中自放电现象，使其充电容量衰减降低，电池库仑效率、能量效率均高于装有Nafion 212 膜的单个钒电池。 磺化聚醚醚酮/羟基化纳米碳管复合膜机械性能和含水率均比磺化聚醚醚酮膜提高很多，这种复合膜具有良好的阻钒性、充电容量衰慢、库仑效率高、能量效率高等优点。 3：以聚丙烯隔膜作为中间增强层，镶嵌了磷钨酸的磺化聚醚醚酮为基膜，制备的三明治结构磺化聚醚醚酮/聚丙烯/磷钨酸复合膜，这类复合膜三层之间结合紧密，具有良好的机械性能。磺化聚醚醚酮/磷坞酸渗入到聚丙烯隔膜内部孔隙中，能够降低钒离子在复合膜中通道的尺寸，进而提高复合膜的阻钒性能。单个钒电池性能测试显示，复合膜具有良好的库仑效率和能量效率。充电容量衰减远低于装有Nafion 212膜的单个钒电池。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64502]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 贾传坤. 钒电池用质子交换朠的制备及其性质[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
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