胺基/磺酸两性离子膜的制备及其钒电池性能
发布时间：2023-04-24 21:33
全钒氧化还原液流电池(VRFB)作为一种大型储能系统而备受关注。在VRFB系统中,离子交换膜是直接影响其性能的关键组成部件。目前VRFB用离子交换膜依然存在着离子传导率和选择性难以平衡、高功能化程度下吸水溶胀过大以及化学稳定性不足等缺陷。两性离子交换膜是一种同时含有阳离子交换基团和阴离子交换基团的膜,其可以同时具有较高的传导率和选择性,具有广阔研究价值。本文通过共混、接枝和交联等手段设计制备了三种具有新型结构的两性膜,并对其结构和性能进行了全面测试研究。首先采用三元叔胺接枝聚苯醚(PPO-TTA)与磺化聚醚酮(SPEEK)共混制备了一种新型多叔胺基两性共混膜(SPEEK/PPO-TTA)。通过叔胺基团的质子化以及与磺酸根形成的酸碱对效应,既促进了膜中高效氢键网络的构建,提高了膜的质子传导能力,又有效抑制了膜的钒离子渗透并保护了聚合物主链。SPEEK/PPO-TTA-15%膜的IEC为1.65 mmol g-1,同时表现出很低的面电阻(0.39Ωcm2)和钒渗透率(3.4×10-9 cm2 s
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 氧化还原液流电池(RFB)概述
1.2 全钒氧化还原液流电池(VRFB)
1.2.1 VRFB的工作原理
1.2.2 VRFB的结构和组成
1.2.3 VRFB的性能特点
1.2.4 VRFB的应用前景
1.3 VRFB用离子交换膜的研究进展
1.3.1 质子交换膜
1.3.2 阴离子交换膜
1.3.3 两性离子交换膜
1.4 研究意义和研究内容
2 新型多叔胺基两性共混膜(SPEEK/PPO-TTA)的制备与性能
2.1 实验药品与实验仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 多叔胺基两性共混膜(SPEEK/PPO-TTA)的制备
2.2.1 磺化聚醚醚酮的制备
2.2.2 酰基化聚苯醚的制备
2.2.3 三叔胺功能化聚苯醚的制备
2.2.4 多叔胺基两性共混膜的制备
2.3 SPEEK/PPO-TTA膜的性能测试与表征
2.3.1 核磁共振氢谱(1H NMR)表征
2.3.2 傅里叶红外光谱(FTIR)表征
2.3.3 X射线光电子能谱(XPS)测试
2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)测试
2.3.5 原子力显微镜(AFM)测试
2.3.6 离子交换容量(IEC)测试
2.3.7 溶胀率(SR)测试
2.3.8 吸水率(WU)测试
2.3.9 质子电导率测试
2.3.10 VO2+离子渗透率测试
2.3.11 面电阻(AR)测试
2.3.12 机械性能测试
2.3.13 化学稳定性测试
2.3.14 单电池性能测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 SPEEK/PPO-TTA膜的结构和组成
2.4.2 SPEEK/PPO-TTA膜的形貌和性能
2.4.3 SPEEK/PPO-TTA膜的化学稳定性
2.4.4 SPEEK/PPO-TTA膜的单电池性能
2.4.5 SPEEK/PPO-TTA膜的循环性能
2.5 本章小结
3 新型两亲侧链结构聚芳哌啶膜(AMPBPip)的制备及性能
3.1 实验药品与实验仪器
3.1.1 实验药品
3.1.2 实验仪器
3.2 新型两亲侧链结构聚芳哌啶膜(AMPBPip)的制备
3.2.1 聚芳哌啶聚合物主链材料的制备
3.2.2 两亲侧链功能化聚芳哌啶聚合物材料的制备
3.2.3 新型两亲侧链结构聚芳哌啶膜的制备
3.3 AMPBPip膜的性能测试与表征
3.4 结果与讨论
3.4.1 AMPBPip膜的结构和组成
3.4.2 AMPBPip膜的形貌和性能
3.4.3 AMPBPip膜的化学稳定性
3.4.4 AMPBPip膜的单电池性能
3.4.5 AMPBPip膜的循环性能
3.5 本章小结
4 两亲侧链聚芳哌啶交联膜(Cr-AMPBPip)的制备及性能
4.1 实验药品与实验仪器
4.1.1 实验药品
4.1.2 实验仪器
4.2 两亲侧链聚芳哌啶交联膜(Cr-AMPBPip)的制备
4.2.1 聚芳哌啶聚合物主链材料的制备
4.2.2 两亲侧链功能化聚芳哌啶聚合物材料的制备
4.2.3 两亲侧链聚芳哌啶交联膜的制备
4.3 Cr-AMPBPip膜的性能测试与表征
4.4 结果与讨论
4.4.1 Cr-AMPBPip膜的形貌组成
4.4.2 Cr-AMPBPip膜的基本性能
4.4.3 Cr-AMPBPip膜的电池性能
4.5 本章小结
结论
论文创新点及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3800055
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
1.1 氧化还原液流电池(RFB)概述
1.2 全钒氧化还原液流电池(VRFB)
1.2.1 VRFB的工作原理
1.2.2 VRFB的结构和组成
1.2.3 VRFB的性能特点
1.2.4 VRFB的应用前景
1.3 VRFB用离子交换膜的研究进展
1.3.1 质子交换膜
1.3.2 阴离子交换膜
1.3.3 两性离子交换膜
1.4 研究意义和研究内容
2 新型多叔胺基两性共混膜(SPEEK/PPO-TTA)的制备与性能
2.1 实验药品与实验仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 多叔胺基两性共混膜(SPEEK/PPO-TTA)的制备
2.2.1 磺化聚醚醚酮的制备
2.2.2 酰基化聚苯醚的制备
2.2.3 三叔胺功能化聚苯醚的制备
2.2.4 多叔胺基两性共混膜的制备
2.3 SPEEK/PPO-TTA膜的性能测试与表征
2.3.1 核磁共振氢谱(1H NMR)表征
2.3.2 傅里叶红外光谱(FTIR)表征
2.3.3 X射线光电子能谱(XPS)测试
2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)测试
2.3.5 原子力显微镜(AFM)测试
2.3.6 离子交换容量(IEC)测试
2.3.7 溶胀率(SR)测试
2.3.8 吸水率(WU)测试
2.3.9 质子电导率测试
2.3.10 VO2+离子渗透率测试
2.3.11 面电阻(AR)测试
2.3.12 机械性能测试
2.3.13 化学稳定性测试
2.3.14 单电池性能测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 SPEEK/PPO-TTA膜的结构和组成
2.4.2 SPEEK/PPO-TTA膜的形貌和性能
2.4.3 SPEEK/PPO-TTA膜的化学稳定性
2.4.4 SPEEK/PPO-TTA膜的单电池性能
2.4.5 SPEEK/PPO-TTA膜的循环性能
2.5 本章小结
3 新型两亲侧链结构聚芳哌啶膜(AMPBPip)的制备及性能
3.1 实验药品与实验仪器
3.1.1 实验药品
3.1.2 实验仪器
3.2 新型两亲侧链结构聚芳哌啶膜(AMPBPip)的制备
3.2.1 聚芳哌啶聚合物主链材料的制备
3.2.2 两亲侧链功能化聚芳哌啶聚合物材料的制备
3.2.3 新型两亲侧链结构聚芳哌啶膜的制备
3.3 AMPBPip膜的性能测试与表征
3.4 结果与讨论
3.4.1 AMPBPip膜的结构和组成
3.4.2 AMPBPip膜的形貌和性能
3.4.3 AMPBPip膜的化学稳定性
3.4.4 AMPBPip膜的单电池性能
3.4.5 AMPBPip膜的循环性能
3.5 本章小结
4 两亲侧链聚芳哌啶交联膜(Cr-AMPBPip)的制备及性能
4.1 实验药品与实验仪器
4.1.1 实验药品
4.1.2 实验仪器
4.2 两亲侧链聚芳哌啶交联膜(Cr-AMPBPip)的制备
4.2.1 聚芳哌啶聚合物主链材料的制备
4.2.2 两亲侧链功能化聚芳哌啶聚合物材料的制备
4.2.3 两亲侧链聚芳哌啶交联膜的制备
4.3 Cr-AMPBPip膜的性能测试与表征
4.4 结果与讨论
4.4.1 Cr-AMPBPip膜的形貌组成
4.4.2 Cr-AMPBPip膜的基本性能
4.4.3 Cr-AMPBPip膜的电池性能
4.5 本章小结
结论
论文创新点及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
本文编号：3800055
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