二价离子对离子交换膜及反向电渗析电化学特性的影响机理研究
发布时间：2021-02-14 07:19
在当今能源转型的大背景下,反向电渗析作为一种新兴绿色可循环能源技术引起了广泛关注。反向电渗析可以通过混合两种含盐浓度不同的水体将盐差能转化为电能。但是近几年发现利用实际水体代替氯化钠溶液作为进料溶液时,反向电渗析的产电效率就会发生很大程度的衰减。实际水体相比于氯化钠溶液成分更复杂,除了钠离子、氯离子外,还含有各种高价离子。离子交换膜作为反向电渗析的核心部件,其性能直接影响反向电渗析的产电性能,本论文首先分别在总摩尔浓度不变和总离子强度不变的条件下,改变二价离子在溶液中的比例,研究了不同组成比例的电解质溶液对离子交换膜电化学特性的影响;研究表明,Mg2+的存在会显著增大CEM膜本身电阻,SO42-的存在会增大AEM膜本身电阻,但增大效果不如Mg2+对于CEM那样显著,且随着二价离子比例的升高,影响效果进一步加剧。然后进一步考察了电解质溶液的运行条件（温度、流速）对膜本身及其界面层电化学特性的影响,结果表明,电解质溶液的流速不会对膜本身阻值造成影响,但增大流速会显著降低扩散边界层的电阻电容;改变温度会由...
【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】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 盐差能简介
1.1.2 盐差能发电技术的简介
1.2 反向电渗析的研究进展
1.2.1 反向电渗析的基本原理和结构
1.2.2 反向电渗析的研究历程
1.2.3 国内外文献综述的简析
1.3 离子交换膜电化学特性的评价方法
1.3.1 计时电位分析法
1.3.2 线性扫描伏安法
1.3.3 电化学阻抗谱法
1.4 本文主要研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验试剂和仪器
2.1.1 实验试剂和膜材料
2.1.2 实验仪器
2.2 电解质溶液性质对离子交换膜电化学特性影响的实验方法
2.2.1 实验方法及实验装置
2.2.2 实验结果分析
2.3 反向电渗析产电性能测试的实验方法
2.3.1 实验装置
2.3.2 实验装置电阻及产电性能评价方法
2.4 表征分析手段
2.4.1 离子交换膜表面特性的表征
2.4.2 离子交换膜物理化学特性的表征
第3章 电解质溶液性质对离子交换膜本身电化学特性的影响
3.1 引言
3.2 实验准备
3.2.1 膜材料的表征分析
3.2.1.1 SEM分析
3.2.1.2 AFM分析
3.2.1.3 FT-IR分析
3.2.1.4 电化学特性表征分析
3.2.2 用于EIS拟合分析的等效电路
3.3 不同组成比例的电解质溶液对膜本身电化学特性的影响
3.3.1 不同组成比例的电解质溶液对电化学阻抗谱的影响
3.3.2 不同组成比例的电解质溶液对离子交换膜本身膜阻的影响
3.3.3 不同组成比例的电解质溶液对离子交换膜双电层的影响
3.3.4 不同组成比例的电解质溶液对离子交换膜扩散边界层的影响
3.4 运行条件（流速、温度）对离子交换膜电化学特性的影响
3.4.1 流速对离子交换膜电化学特性的影响
3.4.2 温度对离子交换膜电化学特性的影响
3.5 本章小结
第4章 不同二价离子对膜及RED装置电化学特性的影响
4.1 引言
4.2 不同二价离子对阴、阳离子交换膜电化学特性的影响
4.2.1 不同二价离子对阳离子交换膜电化学特性的影响
4.2.1.1 不同二价离子对阳离子交换膜电化学阻抗谱的影响
4.2.1.2 不同二价离子对阳离子交换膜本身膜阻的影响
4.2.1.3 不同二价离子对阳离子交换膜界面层的影响
4.2.2 不同二价离子对阴离子交换膜电化学特性的影响
4.2.2.1 不同二价离子对阴离子交换膜电化学阻抗谱的影响
4.2.2.2 不同二价离子对阴离子交换膜本身膜阻的影响
4.2.2.3 不同二价离子对阴离子交换膜界面层的影响
4.3 不同二价离子对RED装置电化学特性的影响
4.3.1 不同二价离子对RED产电效率的影响
4.3.2 不同二价离子对RED装置电阻的影响
4.4 本章小结
第5章 运行条件对RED装置电化学特性的影响
5.1 引言
5.2 溶液浓度对RED装置电化学特性的影响
5.2.1 改变盐度差对RED装置电化学特性的影响
5.2.2 盐度差不变,同时改变两侧浓度对RED装置电化学特性的影响
5.3 进水流速对RED装置电化学特性的影响
5.3.1 两侧流速同时改变对RED装置电化学特性的影响
5.3.2 单侧流速改变对RED装置电化学特性的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈能源利用现状与发展[J]. 孔若琪. 居舍. 2019(08)
[2]反电渗析盐差发电功率密度的实验研究[J]. 阮慧敏,马晓姣,沈江南. 水处理技术. 2017(11)
[3]反电渗析法盐差能发电用离子交换膜研究进展[J]. 邓会宁,何云飞,胡柏松,冯妙. 化工进展. 2017(01)
[4]基于反电渗析法盐差发电实验研究[J]. 叶爱玲,田江伟,缑成飞,罗正杰,张挺. 水利科技. 2015(02)
[5]逆向电渗析法海水盐差能发电工艺研究[J]. 赵严,胡梦青,阮慧敏,沈江南. 过滤与分离. 2015(01)
[6]反电渗析法海洋盐差电池的结构优化与能量分析[J]. 邓会宁,田明,杨秀丽,何云飞. 化工学报. 2015(05)
[7]碳酸氢铵-反向电渗析模块构型研究[J]. 罗希,梁鹏,曹效鑫,张潇源,黄霞. 膜科学与技术. 2013(06)
[8]盐差能发电技术的研究进展[J]. 刘伯羽,李少红,王刚. 可再生能源. 2010(02)
[9]我国海水利用现状及其对环境的影响[J]. 高忠文,蔺智泉,王铎,高从堦. 海洋环境科学. 2008(06)
[10]海水盐差发电技术的研究进展[J]. 纪娟,胡以怀,贾靖. 能源技术. 2007(06)
博士论文
[1]反向电渗析中膜电化学性能与膜污染行为的研究[D]. 张文娟.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]盐差能的提取与应用的研究[D]. 刘媛媛.温州大学 2016
[2]反电渗析法海洋盐差能发电过程研究[D]. 田明.河北工业大学 2015
本文编号：3033333
【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】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 盐差能简介
1.1.2 盐差能发电技术的简介
1.2 反向电渗析的研究进展
1.2.1 反向电渗析的基本原理和结构
1.2.2 反向电渗析的研究历程
1.2.3 国内外文献综述的简析
1.3 离子交换膜电化学特性的评价方法
1.3.1 计时电位分析法
1.3.2 线性扫描伏安法
1.3.3 电化学阻抗谱法
1.4 本文主要研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 实验试剂和仪器
2.1.1 实验试剂和膜材料
2.1.2 实验仪器
2.2 电解质溶液性质对离子交换膜电化学特性影响的实验方法
2.2.1 实验方法及实验装置
2.2.2 实验结果分析
2.3 反向电渗析产电性能测试的实验方法
2.3.1 实验装置
2.3.2 实验装置电阻及产电性能评价方法
2.4 表征分析手段
2.4.1 离子交换膜表面特性的表征
2.4.2 离子交换膜物理化学特性的表征
第3章 电解质溶液性质对离子交换膜本身电化学特性的影响
3.1 引言
3.2 实验准备
3.2.1 膜材料的表征分析
3.2.1.1 SEM分析
3.2.1.2 AFM分析
3.2.1.3 FT-IR分析
3.2.1.4 电化学特性表征分析
3.2.2 用于EIS拟合分析的等效电路
3.3 不同组成比例的电解质溶液对膜本身电化学特性的影响
3.3.1 不同组成比例的电解质溶液对电化学阻抗谱的影响
3.3.2 不同组成比例的电解质溶液对离子交换膜本身膜阻的影响
3.3.3 不同组成比例的电解质溶液对离子交换膜双电层的影响
3.3.4 不同组成比例的电解质溶液对离子交换膜扩散边界层的影响
3.4 运行条件（流速、温度）对离子交换膜电化学特性的影响
3.4.1 流速对离子交换膜电化学特性的影响
3.4.2 温度对离子交换膜电化学特性的影响
3.5 本章小结
第4章 不同二价离子对膜及RED装置电化学特性的影响
4.1 引言
4.2 不同二价离子对阴、阳离子交换膜电化学特性的影响
4.2.1 不同二价离子对阳离子交换膜电化学特性的影响
4.2.1.1 不同二价离子对阳离子交换膜电化学阻抗谱的影响
4.2.1.2 不同二价离子对阳离子交换膜本身膜阻的影响
4.2.1.3 不同二价离子对阳离子交换膜界面层的影响
4.2.2 不同二价离子对阴离子交换膜电化学特性的影响
4.2.2.1 不同二价离子对阴离子交换膜电化学阻抗谱的影响
4.2.2.2 不同二价离子对阴离子交换膜本身膜阻的影响
4.2.2.3 不同二价离子对阴离子交换膜界面层的影响
4.3 不同二价离子对RED装置电化学特性的影响
4.3.1 不同二价离子对RED产电效率的影响
4.3.2 不同二价离子对RED装置电阻的影响
4.4 本章小结
第5章 运行条件对RED装置电化学特性的影响
5.1 引言
5.2 溶液浓度对RED装置电化学特性的影响
5.2.1 改变盐度差对RED装置电化学特性的影响
5.2.2 盐度差不变,同时改变两侧浓度对RED装置电化学特性的影响
5.3 进水流速对RED装置电化学特性的影响
5.3.1 两侧流速同时改变对RED装置电化学特性的影响
5.3.2 单侧流速改变对RED装置电化学特性的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈能源利用现状与发展[J]. 孔若琪. 居舍. 2019(08)
[2]反电渗析盐差发电功率密度的实验研究[J]. 阮慧敏,马晓姣,沈江南. 水处理技术. 2017(11)
[3]反电渗析法盐差能发电用离子交换膜研究进展[J]. 邓会宁,何云飞,胡柏松,冯妙. 化工进展. 2017(01)
[4]基于反电渗析法盐差发电实验研究[J]. 叶爱玲,田江伟,缑成飞,罗正杰,张挺. 水利科技. 2015(02)
[5]逆向电渗析法海水盐差能发电工艺研究[J]. 赵严,胡梦青,阮慧敏,沈江南. 过滤与分离. 2015(01)
[6]反电渗析法海洋盐差电池的结构优化与能量分析[J]. 邓会宁,田明,杨秀丽,何云飞. 化工学报. 2015(05)
[7]碳酸氢铵-反向电渗析模块构型研究[J]. 罗希,梁鹏,曹效鑫,张潇源,黄霞. 膜科学与技术. 2013(06)
[8]盐差能发电技术的研究进展[J]. 刘伯羽,李少红,王刚. 可再生能源. 2010(02)
[9]我国海水利用现状及其对环境的影响[J]. 高忠文,蔺智泉,王铎,高从堦. 海洋环境科学. 2008(06)
[10]海水盐差发电技术的研究进展[J]. 纪娟,胡以怀,贾靖. 能源技术. 2007(06)
博士论文
[1]反向电渗析中膜电化学性能与膜污染行为的研究[D]. 张文娟.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]盐差能的提取与应用的研究[D]. 刘媛媛.温州大学 2016
[2]反电渗析法海洋盐差能发电过程研究[D]. 田明.河北工业大学 2015
本文编号：3033333
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