钒液流电池用聚偏氟乙烯基多孔复合膜的研究
发布时间：2021-09-07 13:41
全钒氧化还原液流电池作为一种大型的储能系统,可以实现能源的有效存储和稳定输出。隔膜作为全钒氧化还原液流电池的关键材料之一,其性能的优劣直接影响着电池的性能。聚偏氟乙烯（Polyvinylidene fluoride,PVDF）膜具有好的热力学性、机械性能、化学稳定性和低的成本,受到人们广泛关注。然而,使用PVDF膜组装的全钒氧化还原液流电池会产生较大的极化。本文分别采用原位填充、层层自组装、添加表面活性剂的方法对PVDF多孔膜进行改性,并详细探究了不同修饰方法对多孔膜性能的影响。论文的主要内容如下:采用原位凝胶水解的方法在PVDF多孔膜的孔道内部合成SiO2/PWA复合粒子,从而制备PVDF/SiO2/PWA复合膜。该复合膜减小多孔膜对钒离子选择性和质子传导性之间的冲突。以PVDF/SiO2/PWA复合膜为隔膜组装的电池在40 mA cm-2的电流密度下工作,能量效率提高了17.6%。通过层层自组装法利用磷钨酸（PWA）、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）,有效地调节PVDF多孔膜的质子传导能力和钒...
【文章来源】：湖南农业大学湖南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 全钒氧化还原液流电池工作原理与结构
1.2.1 电极
1.2.2 电解液
1.2.3 集流体
1.2.4 隔膜
1.3 隔膜的国内外研究现状
1.3.1 全氟磺酸离子交换膜
1.3.2 非氟离子交换膜
1.3.3 多孔膜
1.4 本课题研究的目的和内容
第二章 原位填充PVDF/SiO_2/PWA复合膜的研究
2.1 前言
2.2实验
2.2.1 实验材料及仪器
2.2.2 PVDF多孔膜的制备
2.2.3 原位凝胶水解法对PVDF多孔膜的原位填充修饰
2.2.4 膜的物理表征
2.2.5 膜电化学性能的表征及测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 PVDF/SiO_2/PWA复合膜的结构、力学性能和红外图谱
2.3.2 膜的面电阻和阻钒性
2.3.3 全钒氧化还原液流电池充放电性能及循环性能
2.4 小结
第三章 高性能PVDF多孔荷电膜的研究
3.1 前言
3.2实验
3.2.1 实验材料及仪器
3.2.2 膜的制备及修饰
3.2.3 膜的结构、膨胀率和孔隙率表征
3.2.4 膜的电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 膜的形貌和红外图谱
3.3.2 膜的面电阻、孔隙率、膨胀率和钒离子选择性
3.3.3 膜的修饰层数对电池充放电性能的影响
3.3.4 PVDF-(PWA/PDDA)3 复合膜的循环稳定性
3.4 结论
第四章 高质子传导PVDF多孔膜的研究
4.1 前言
4.2实验
4.2.1 实验材料
4.2.2 高质子传导PVDF多孔膜的制备
4.2.3 膜的形貌、膨胀率与孔隙率性能表征
4.2.4 膜的面电阻和阻钒性能表征
4.2.5 电池充放电性能、循环稳定性和自放电性能表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 膜的形貌、孔隙率及断裂强度
4.3.2 CTAC含量对PVDF多孔膜电化学性能的影响
4.4 小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]液流电池技术的最新进展[J]. 谢聪鑫,郑琼,李先锋,张华民. 储能科学与技术. 2017(05)
[2]我国“十三五”能源与环境协同发展策略研究[J]. 闫祯,陈潇君. 环境与可持续发展. 2017(02)
[3]废弃生物质材料的高附加值再利用途径综述[J]. 何玉凤,钱文珍,王建凤,熊玉兵,宋鹏飞,王荣民. 农业工程学报. 2016(15)
[4]全钒液流电池储能进展与应用[J]. 张华民,王晓丽. 高科技与产业化. 2016(04)
[5]世界上以全钒液流储能方式的最大储能电站[J]. 华东电力. 2013(03)
[6]PVDF成膜过程中溶剂分布的模型计算及其大孔形成机理[J]. 杨晓天,魏永明,许振良. 华东理工大学学报(自然科学版). 2007(05)
[7]添加剂PVP、PEG对PVDF/PVP（PEG）/DMAc铸膜液扩散性质的影响[J]. 杨晓天,许振良,魏永明. 高校化学工程学报. 2007(02)
本文编号：3389650
【文章来源】：湖南农业大学湖南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 全钒氧化还原液流电池工作原理与结构
1.2.1 电极
1.2.2 电解液
1.2.3 集流体
1.2.4 隔膜
1.3 隔膜的国内外研究现状
1.3.1 全氟磺酸离子交换膜
1.3.2 非氟离子交换膜
1.3.3 多孔膜
1.4 本课题研究的目的和内容
第二章 原位填充PVDF/SiO_2/PWA复合膜的研究
2.1 前言
2.2实验
2.2.1 实验材料及仪器
2.2.2 PVDF多孔膜的制备
2.2.3 原位凝胶水解法对PVDF多孔膜的原位填充修饰
2.2.4 膜的物理表征
2.2.5 膜电化学性能的表征及测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 PVDF/SiO_2/PWA复合膜的结构、力学性能和红外图谱
2.3.2 膜的面电阻和阻钒性
2.3.3 全钒氧化还原液流电池充放电性能及循环性能
2.4 小结
第三章 高性能PVDF多孔荷电膜的研究
3.1 前言
3.2实验
3.2.1 实验材料及仪器
3.2.2 膜的制备及修饰
3.2.3 膜的结构、膨胀率和孔隙率表征
3.2.4 膜的电化学性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 膜的形貌和红外图谱
3.3.2 膜的面电阻、孔隙率、膨胀率和钒离子选择性
3.3.3 膜的修饰层数对电池充放电性能的影响
3.3.4 PVDF-(PWA/PDDA)3 复合膜的循环稳定性
3.4 结论
第四章 高质子传导PVDF多孔膜的研究
4.1 前言
4.2实验
4.2.1 实验材料
4.2.2 高质子传导PVDF多孔膜的制备
4.2.3 膜的形貌、膨胀率与孔隙率性能表征
4.2.4 膜的面电阻和阻钒性能表征
4.2.5 电池充放电性能、循环稳定性和自放电性能表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 膜的形貌、孔隙率及断裂强度
4.3.2 CTAC含量对PVDF多孔膜电化学性能的影响
4.4 小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]液流电池技术的最新进展[J]. 谢聪鑫,郑琼,李先锋,张华民. 储能科学与技术. 2017(05)
[2]我国“十三五”能源与环境协同发展策略研究[J]. 闫祯,陈潇君. 环境与可持续发展. 2017(02)
[3]废弃生物质材料的高附加值再利用途径综述[J]. 何玉凤,钱文珍,王建凤,熊玉兵,宋鹏飞,王荣民. 农业工程学报. 2016(15)
[4]全钒液流电池储能进展与应用[J]. 张华民,王晓丽. 高科技与产业化. 2016(04)
[5]世界上以全钒液流储能方式的最大储能电站[J]. 华东电力. 2013(03)
[6]PVDF成膜过程中溶剂分布的模型计算及其大孔形成机理[J]. 杨晓天,魏永明,许振良. 华东理工大学学报(自然科学版). 2007(05)
[7]添加剂PVP、PEG对PVDF/PVP（PEG）/DMAc铸膜液扩散性质的影响[J]. 杨晓天,许振良,魏永明. 高校化学工程学报. 2007(02)
本文编号：3389650
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