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学科主题: 化学工程
题名: 全钒液流电池用聚偏氟乙烯多孔隔膜形貌控制及性能研究
作者: 曹静玉
答辩日期: 2014-05-17
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
摘要: 本论文以聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,通过控制成膜条件制备不同形貌的PVDF多孔膜,并对其在VFB中的构效关系展开研究。同时对疏水的PVDF膜进行亲水化改性,优化其在VFB中的性能。利用浸没沉淀相转化法制备PVDF多孔隔膜,通过改变凝固浴条件对多孔隔膜进行结构调控,并研究其形貌与VFB性能之间的关系。实验结果表明:随着凝固浴中乙醇含量的增加,PVDF膜由瞬时相分离的非对称结构过渡到延时相分离的对称结晶结构;同时,α晶相结晶程度增加,但仍以β晶相为主。所组装的单电池能量效率(EE)先增加后减小。优化后PVDF膜在电池中能量效率可达80.1%(80 mA/cm2),且容量保持率较高。另外,通过控制共溶剂的蒸发时间也可以实现PVDF膜的形貌调控。随着共溶剂环己烷挥发量增加,膜的形貌大致分为两个不同的变化过程:皮层紧致变厚,然后向大孔结构转变,得到最佳能量效率为81.7%(80 mA/cm2)。针对聚偏氟乙烯材料疏水性强导致离子传导性差的问题,利用聚乙烯吡咯烷酮的自交联反应和接枝聚合反应,将亲水高分子引入到膜表面和膜孔内,并构建贯通的离子传输网络。改性后膜的表面粗糙程度和亲水性增加,同时孔径减小,膜的阻钒性能提高,得到最佳能量效率83.3%。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/119936
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曹静玉. 全钒液流电池用聚偏氟乙烯多孔隔膜形貌控制及性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2014.
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