全釩液流電池具有循環(huán)壽命長、能量存儲能力大、可循環(huán)利用等優(yōu)點,成為現(xiàn)今潛在的大型儲能技術(shù)之一。離子交換膜作為全釩液流電池關(guān)鍵材料之一,對全釩液流電池的電池效率、容量衰減和電池壽命有直接影響。目前,全氟磺酸膜(例如Nafion膜)因其具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和高質(zhì)子傳導(dǎo)能力,成為應(yīng)用最為廣泛的全釩液流電池離子交換膜。然而,Nafion膜釩離子滲透率高以及價格十分昂貴,限制了全釩液流電池的工業(yè)化發(fā)展。近年來,全釩液流電池用非氟磺化聚酰亞胺(SPI)被廣泛報導(dǎo),這得益于其具有高機械強度、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、良好的電池性能,且價格低廉。因此,本論文通過對非氟SPI分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計,來實現(xiàn)預(yù)期的理化性能及電池性能。本文通過一步高溫縮聚法合成了不同咪唑基團含量的SPI,并且成功地制備了四種不同磺化度的SPI質(zhì)子膜。將SPI薄膜在硫酸中浸泡,聚合物鏈段中的咪唑基團被質(zhì)子化,顯堿性,從而制備出SPI酸堿膜。SPI酸堿膜中的磺酸基團(-SO₃H)與質(zhì)子化的咪唑基團之間的酸堿對,促進了質(zhì)子傳輸通道的形成,可以有效地增強質(zhì)子的傳導(dǎo)能力。對SPI酸堿膜進行一系列的理化性能測試后,優(yōu)化出磺化度為5...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 全釩液流電池簡介
        1.2.1 全釩液流電池的工作原理
        1.2.2 全釩液流電池的特點
        1.2.3 全釩液流電池的應(yīng)用
    1.3 全釩液流電池的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 電極
        1.3.2 電解液
        1.3.3 離子交換膜
    1.4 全釩液流電池用離子交換膜研究的意義及內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗試劑與材料
    2.2 實驗儀器
    2.3 結(jié)構(gòu)與性能表征
        2.3.1 核磁共振
        2.3.2 傅里葉變換紅外光譜
        2.3.3 掃描電子顯微鏡
        2.3.4 原子力顯微鏡
        2.3.5 機械性能和熱穩(wěn)定性
        2.3.6 吸水率和溶脹率
        2.3.7 離子交換容量
        2.3.8 質(zhì)子傳導(dǎo)率
        2.3.9 VO²⁺透過率和離子選擇性
        2.3.10 化學(xué)穩(wěn)定性
    2.4 全釩液流電池單電池測試
        2.4.1 全釩液流電池的組裝及性能測試
        2.4.2 寬溫度下電池性能測試
第三章 帶有咪唑基團的磺化聚酰亞胺酸堿膜
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 聚合物的合成
        3.2.2 酸堿膜的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 聚合物的合成和薄膜的制備
        3.3.2 微觀結(jié)構(gòu)
        3.3.3 物化性能
            3.3.3.1 機械性能
            3.3.3.2 熱穩(wěn)定性
            3.3.3.3 離子交換容量(IEC)
            3.3.3.4 吸水率、溶脹率和電解液接觸角
        3.3.4 質(zhì)子傳導(dǎo)率、VO²⁺透過率和離子選擇性
        3.3.5 化學(xué)穩(wěn)定性
        3.3.6 全釩液流電池組裝與測試
    3.4 小結(jié)
第四章 帶有脂肪/芳香鏈的磺化聚酰亞胺交聯(lián)膜
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 聚合物的合成
        4.2.2 交聯(lián)膜的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 聚合物的合成和薄膜的制備
        4.3.2 微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.3 物化性能
            4.3.3.1 機械性能
            4.3.3.2 熱穩(wěn)定性
            4.3.3.3 離子交換容量
            4.3.3.4 吸水率和溶脹率
        4.3.4 質(zhì)子傳導(dǎo)率、VO²⁺透過率和離子選擇性
        4.3.5 全釩液流單電池測試
            4.3.5.1 全釩液流電池性能測試
            4.3.5.2 寬溫度下電池性能測試
    4.4 小結(jié)
第五章 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果



本文編號：3829751