濃差薄膜電池的制備及其性能研究.pdf

1、隨著一次能源的枯竭以及其燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染，各國(guó)科研工作者開始對(duì)新能源的開發(fā)與利用進(jìn)行研究。濃差電池是一種能將濃度勢(shì)能差收集起來(lái)產(chǎn)生能源的裝置，但嚴(yán)格意義上的濃差電池較難被利用，所以對(duì)濃差電池的理論研究發(fā)展較慢，故而在濃差電池方面有極大地研究空間。
　　本論文針對(duì)濃差電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，參考薄膜電池和柔性電池的結(jié)構(gòu)使之薄膜化，制備出一個(gè)體積小、重量輕、便于攜帶的濃差薄膜電池，同時(shí)該結(jié)構(gòu)使其激活時(shí)間可控化。選擇合適的電解質(zhì)，使其在能產(chǎn)

2、生較高開路電壓的同時(shí)保證其水溶液電阻較小。對(duì)半透膜進(jìn)行研究，制備出具有不同孔隙率的復(fù)合半透膜，使半透膜兩邊始終保持較高的濃度比，從而獲得具有較高輸出電壓的濃差電池。選擇多種電極材料，分析電極材料在濃差電池放電中所受到影響。選擇最佳復(fù)合半透膜組裝成濃差薄膜電池，對(duì)多個(gè)濃差薄膜電池進(jìn)行串聯(lián)，使電池組產(chǎn)生更高的輸出電壓。研究結(jié)果表明:
　　1、對(duì)濃差薄膜電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，參考薄膜電池和柔性電池的結(jié)構(gòu)，制備出一款薄片狀的濃差薄膜電池。<

3、br>　　2、選擇不同分子類型的電解質(zhì)與蒸餾水組裝成濃差電池，20％X-405產(chǎn)生電壓值最高，10％BD300次之，但10％BD300的電導(dǎo)率遠(yuǎn)大于20％X-405，故而最終選擇BD300作為濃差薄膜電池的電解質(zhì)。
　　3、用不同的無(wú)法溶脹的聚合物（丙烯酸酯或者聚氨酯）與可以溶脹聚合物（聚乙烯醇）進(jìn)行復(fù)配，不同比例的復(fù)配獲得具有不同孔隙率的半透膜。實(shí)驗(yàn)表明:對(duì)于丙烯酸酯或聚氨酯兩種物質(zhì)與聚乙烯醇的復(fù)配所制備的半透膜均有相同的結(jié)論，

4、厚度相同時(shí)PVA含量越高半透膜的孔隙越大;相同PVA含量時(shí)半透膜越厚其孔隙越大。
　　4、對(duì)濃差薄膜電池的放電過(guò)程進(jìn)行分析，金屬材料電極參與電池反應(yīng)造成腐蝕，無(wú)機(jī)非金屬材料則不受影響。
　　5、使用兩類復(fù)合半透膜分別組裝成濃差薄膜電池組，對(duì)各自所產(chǎn)生的開路電壓進(jìn)行對(duì)比。所產(chǎn)生的開路電壓均由0逐漸增加到最大而后逐漸下降，PU/PVA復(fù)合半透膜所組成電池組的開路電壓下降趨勢(shì)相較于PSA/PVA復(fù)合半透膜所組成電池組更為顯著。經(jīng)過(guò)

5、56h后，PVA含量為6％的PSA/PVA復(fù)合半透膜所組成的3串聯(lián)電池組開路電壓為395mV;而經(jīng)過(guò)28h后，PVA含量為4％的PU/PVA復(fù)合半透膜所組成的3串聯(lián)電池組開路電壓為330mV。
　　6、將PVA含量為6％的PSA/PVA半透膜組裝成多個(gè)串聯(lián)的濃差薄膜電池組，隨著串聯(lián)個(gè)數(shù)的增加電池組的開路電壓也逐漸增加，串聯(lián)個(gè)數(shù)分別為1、3、6、9、12時(shí)，電池組的開路電壓分別為105mV、395mV、498mV、728mV以及78