全釩液流電池用磺化聚砜質子交換膜的制備與性能.pdf

1、全釩液流電池是一種綠色安全的高效儲能電池,通過釩離子四種價態(tài)變化實現(xiàn)電能的儲存和釋放,具有壽命長、充放電響應速度快、可循環(huán)使用等優(yōu)勢,因此適合大規(guī)模儲能和后備電源應用。質子交換膜是全釩液流電池的重要組成部分,體現(xiàn)在隔絕正負極電解液,避免釩離子電解液的交叉污染和質子傳遞。商業(yè)化的Nafion系列膜具有較好的質子傳導率和機械性能,但其高昂價格和較高釩離子滲透率嚴重影響了全釩液流電池技術的發(fā)展。因此,開發(fā)低成本、低釩離子滲透率和高質子傳導率的

2、質子交換膜對全釩液流電池快速發(fā)展至關重要。
　　本論文在制備不同磺化度磺化聚砜基質子交換膜的基礎上,考察了類石墨相氮化碳摻雜磺化聚砜膜的結構和性能影響,同時研究了在全釩液流電池應用及電池性能。
　　1)通過控制三甲基氯硅烷-氯磺酸與聚砜的摩爾比,制備出了一系列不同磺化度的磺化聚砜(SPSF)。研究了磺化度對SPSF膜物理化學性能和全釩液流電池性能的影響。結果表明,隨磺化度的增加,SPSF膜的吸水率、溶脹度、釩離子滲透率和質子

3、傳導率增加,但機械性能下降。以離子選擇性最高的SPSF膜(SPSF-62)組裝全釩液流電池,結果表明,SPSF-62膜的電池效率優(yōu)于Nafion117膜,且具有良好的化學穩(wěn)定性。
　　2)選用類石墨相氮化碳(g-C3N4)為摻雜組分,并與SPSF-62膜復合,制備SPSF-62復合膜。研究表明,g-C3N4的加入有效降低了SPSF-62的釩離子滲透率,并且膜自身的磺酸基團與g-C3N4中的氨基基團形成酸-堿作用,形成了穩(wěn)定的質子傳