全釩液流電池用磺化聚砜質(zhì)子交換膜的制備與性能.pdf

1、全釩液流電池是一種綠色安全的高效儲(chǔ)能電池,通過釩離子四種價(jià)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存和釋放,具有壽命長(zhǎng)、充放電響應(yīng)速度快、可循環(huán)使用等優(yōu)勢(shì),因此適合大規(guī)模儲(chǔ)能和后備電源應(yīng)用。質(zhì)子交換膜是全釩液流電池的重要組成部分,體現(xiàn)在隔絕正負(fù)極電解液,避免釩離子電解液的交叉污染和質(zhì)子傳遞。商業(yè)化的Nafion系列膜具有較好的質(zhì)子傳導(dǎo)率和機(jī)械性能,但其高昂價(jià)格和較高釩離子滲透率嚴(yán)重影響了全釩液流電池技術(shù)的發(fā)展。因此,開發(fā)低成本、低釩離子滲透率和高質(zhì)子傳導(dǎo)率的

2、質(zhì)子交換膜對(duì)全釩液流電池快速發(fā)展至關(guān)重要。
　　本論文在制備不同磺化度磺化聚砜基質(zhì)子交換膜的基礎(chǔ)上,考察了類石墨相氮化碳摻雜磺化聚砜膜的結(jié)構(gòu)和性能影響,同時(shí)研究了在全釩液流電池應(yīng)用及電池性能。
　　1)通過控制三甲基氯硅烷-氯磺酸與聚砜的摩爾比,制備出了一系列不同磺化度的磺化聚砜(SPSF)。研究了磺化度對(duì)SPSF膜物理化學(xué)性能和全釩液流電池性能的影響。結(jié)果表明,隨磺化度的增加,SPSF膜的吸水率、溶脹度、釩離子滲透率和質(zhì)子

3、傳導(dǎo)率增加,但機(jī)械性能下降。以離子選擇性最高的SPSF膜(SPSF-62)組裝全釩液流電池,結(jié)果表明,SPSF-62膜的電池效率優(yōu)于Nafion117膜,且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
　　2)選用類石墨相氮化碳(g-C3N4)為摻雜組分,并與SPSF-62膜復(fù)合,制備SPSF-62復(fù)合膜。研究表明,g-C3N4的加入有效降低了SPSF-62的釩離子滲透率,并且膜自身的磺酸基團(tuán)與g-C3N4中的氨基基團(tuán)形成酸-堿作用,形成了穩(wěn)定的質(zhì)子傳