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学科主题化学工程
全钒液流电池用聚砜类多孔隔膜形态控制及性能研究
李云
2013-08-14
导师李先锋
专业化学工程
授予单位中国科学院研究生院
学位硕士
英文摘要电池隔膜是全钒液流电池(VFB)的关键材料之一,其性能直接影响着VFB系统的能量转化效率、寿命及成本。目前常用的商品化全氟磺酸离子膜存在离子选择性差、成本昂贵等问题,阻碍了VFB的产业化进程。因此,开发高性能、低成本及高耐久性VFB用隔膜成为目前研究的热点。本论文以聚砜类高分子为膜材料,通过形态调控制备了不同结构的多孔隔膜并对其在VFB中的构效关系展开研究。 利用浸没沉淀相转化法制备了聚醚砜(PES)不对称多孔隔膜,通过调控造孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的含量实现隔膜微观形态的调控,并研究其形态结构与VFB性能之间的关系。实验结果表明,随着制膜液中PVP含量的增加,膜的皮层厚度及平均孔径增大,支撑层孔结构由指状变为海绵状。膜的钒、氢渗透速率随之提高,单电池的电压效率上升,库仑效率下降,能量效率呈现先上升后下降的趋势,并有优化值76.1 %(80 mA/cm2)。 针对聚砜类材料疏水性强而导致离子传导性差的问题,采用紫外光引发乙烯基类单体聚合的方法对聚砜(PSF)多孔隔膜进行亲水化处理,并探讨其对VFB性能的影响。实验结果表明,可通过调控接枝度调节膜的离子选择性,改性后的PSF多孔隔膜离子传导性增强,组装的单电池电压效率可达86.8 %,能量效率值可达78.4 %,且连续运行超过300循环以上性能无明显衰减,表现出较好的稳定性。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/116847
专题中国科学院大连化学物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
李云. 全钒液流电池用聚砜类多孔隔膜形态控制及性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2013.
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