原子转移自由基聚合反应制备钒电池用Nafion两性膜研究

发布时间：2020-12-27 20:11

　　全钒液流电池作为一种性能优秀的储能方式可以有效地与能源产出波动较大的新型能源相配合。目前,对全钒液流电池性能制约较大的关键材料是隔膜,降低隔膜的成本与提高隔膜的性能对全钒液流电池的发展具有很大的现实意义。本研究采用原子转移自由基聚合反应对全钒液流电池中应用最为广泛的Nafion膜进行改性,以期提高Nafion膜的性能和降低Nafion膜的成本。使用表面原子转移自由基聚合反应在Nafion115和Nafion212膜表面接枝聚合一种两性离子甜菜碱单体甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱,得到表面接枝磺基甜菜碱的Nafion两性膜,对其进行傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、能谱、X射线光电子能谱和热重分析表征,并测试其物化性能和电化学性能。实验表明,表面接枝上磺基甜菜碱的Nafion115膜和Nafion212都展现出优良的阻钒性能,在VRB测试中,能量效率分别达到了87.3%和87.7%,比Nafion115/212膜高出2.6%和5.8%。证明了Nafion膜表面接枝磺基甜菜碱能够有效地提高商业Nafion膜的全钒液流电池性能。将Nafion膜溶解并使用本体原子转移自由基聚合反应反应分别接枝甲基丙烯... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

液流电池结构示意图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文用中膜的各方面性能难以全面顾及，例如常力、机械性能和化学稳定性，但是其离子选际使用过程中需要考虑各因素的平衡，以期膜种类介绍研究和发展，钒电池隔膜发展出数种类型，换膜。多孔膜是通过控制孔径大小来实现质形成能够实现离子交换的离子通道以实现质分为阳离子交换膜、阴离子交换膜和两性离全钒液流电池充放电过程中，负极和正极氧化还原反应，而氢离子将会通过隔膜在绍几种典型的离子交换膜。

图 1-2 离子交换膜在全钒液流钒电池中工作机理示意图换膜膜能够排斥阴离子，以阳离子作为交换离子，因也造成其对钒离子的选择性较差。目前，应用最ont 公司研发的全氟磺酸膜如 Nafion 膜。Nafion 乙烯骨架上接枝链端带有亲水性磺酸基团的长链乙烯骨架使得薄膜具有优秀的机械和化学稳定性供了优良的质子传导率。但是较低的离子选择2)限制了其进一步的应用。

【参考文献】：
期刊论文
[1]SSPEEK/Na-MMT复合钒电池质子交换膜的制备与性能研究[J]. 李奕奕,赵晓萍,陈智祥,丁富传,黄雪红.  高分子学报. 2015(07)
[2]磺基甜菜碱接枝共聚物共混改性聚砜超滤膜的研究[J]. 张倩,沈冲,孟琴.  高校化学工程学报. 2014(06)
[3]全钒液流电池技术最新研究进展[J]. 张华民,王晓丽.  储能科学与技术. 2013(03)
[4]全钒液流电池(VRB)综述[J]. 晏明,肖育江.  东方电机. 2012(05)
[5]全钒氧化还原液流电池用Nafion/有机硅复合膜[J]. 滕祥国,赵永涛,席靖宇,武增华,邱新平,陈立泉.  化学学报. 2009(06)
[6]储能技术在电力系统中的应用[J]. 张文亮,丘明,来小康.  电网技术. 2008(07)
[7]全钒液流电池关键材料研究进展[J]. 陈金庆,汪钱,王保国.  现代化工. 2006(09)

博士论文
[1]两性离子交换膜的制备、表征及其在钒电池中的应用探索[D]. 廖俊斌.浙江工业大学 2015

硕士论文
[1]全钒氧化还原液流电池石墨毡电极的改性研究[D]. 马奇会.哈尔滨工业大学 2015
[2]高容量离子交换材料的制备及其性能研究[D]. 丁韶兰.宁夏大学 2015



本文编号：2942408