磺化聚醚醚酮-沸石復(fù)合質(zhì)子交換膜在VRB中的應(yīng)用與研究.pdf

1、全釩液流電池作為潛在的可再生能源的設(shè)備存儲(chǔ)系統(tǒng)因其使用壽命長(zhǎng)，電池裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容量大和可獨(dú)立發(fā)電等優(yōu)勢(shì)而引起了廣泛的關(guān)注。質(zhì)子傳導(dǎo)膜作為全釩液流電池中的重要材料，起著在充放電循環(huán)中傳導(dǎo)質(zhì)子和阻止正負(fù)極電解液間釩離子的交叉滲透的作用。由于目前應(yīng)用的Nafion膜成本高，在高溫下導(dǎo)電性差，尤其是離子選擇性低，開(kāi)發(fā)能夠替代其的質(zhì)子交換膜成為現(xiàn)今的研究熱點(diǎn)?；腔勖衙淹ぴ诔杀炯白桠C性能方面都優(yōu)于全氟磺酸膜。但是其質(zhì)子導(dǎo)電性，機(jī)械強(qiáng)度以及吸水

2、性等需要進(jìn)一步研究。而沸石這種多孔材料因其高的比表面積，強(qiáng)的吸水能力和良好的離子交換容量等優(yōu)點(diǎn)成為了最具潛力的無(wú)機(jī)添加粒子。
　　在本文中，Mordenite、Ferrierite和ZSM35型沸石被用作無(wú)機(jī)添加劑來(lái)改善 SPEEK膜。本研究采用后磺化法，用濃硫酸為磺化試劑，并控制磺化溫度和時(shí)間分別為70℃和70 min，將聚醚醚酮磺化獲得了磺化度為50～60％的磺化聚醚醚酮。水熱合成法被用來(lái)合成所需的三種沸石。XRD、SEM、F

3、TIR、TGA-DSC、BET等表征方法被用來(lái)分析合成的沸石。本研究采用溶液重鑄法來(lái)制備復(fù)合膜，并對(duì)其離子交換容量、吸水性、釩離子滲透性和質(zhì)子傳導(dǎo)性等性能進(jìn)行了測(cè)試和比較。
　　測(cè)試結(jié)果表明沸石摻雜量為2.5%、5%、7.5%和10%時(shí)合成的復(fù)合膜較之純磺化聚醚醚酮膜在離子交換容量、吸水性、阻釩性和質(zhì)子傳導(dǎo)能力方面均有明顯改善。并且，三種磺化聚醚醚酮-沸石復(fù)合膜的性能均在添加量為7.5%時(shí)達(dá)最優(yōu)。本文定義質(zhì)子傳導(dǎo)率與釩離子滲透速率