磺化聚醚醚酮基離子交換膜在全釩液流電池中的應(yīng)用
Date：2024/8/6 16:25:49 / Read： / Source：本站
這一類電池都具有壽命長、快速響應(yīng)、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在眾多的行業(yè)領(lǐng)域中都有著非常廣闊的應(yīng)用前景，但這類電池也存在著自身的不足，那就電池中使用的全氟磺酸陽離子膜存在釩離子滲透率高、價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)，這兩點(diǎn)嚴(yán)重制約了全釩液流電池的商業(yè)化應(yīng)用，因此全行業(yè)都在尋找合適的離子交換膜，來提高效率、延長壽命、降低電池的成本。
目前我們正在對(duì)高磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜的進(jìn)行改性研究,尋找提高SPEEK基離子交換膜的性能與穩(wěn)定性的方法。研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)磺化度為67%時(shí),SPEEK膜具有高的離子選擇性,利用該膜組裝的全釩液流電池具有良好的電池性能，另外在研究成膜溶劑時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)成膜溶劑N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的效果較好。下面小編將以表格的形式來展現(xiàn)我們的研究成果：
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研究介質(zhì) |
研究成果 |
電池特性 |
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與PVDF的復(fù)合膜
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SPEEK與PVDF具有良好的相容性,PVDF有效抑制了復(fù)合膜的溶脹,PVDF的高的化學(xué)穩(wěn)定性有助于提高復(fù)合膜的穩(wěn)定性 |
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與P(VDF-HFP)復(fù)合膜 |
SPEEK/P(VDF-HFP)復(fù)合膜中出現(xiàn)了分相結(jié)構(gòu),但因SPEEK與P(VDF-HFP)存在弱的相互作用,該類復(fù)合膜具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。 |
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與SBA-15的復(fù)合膜 |
SPEEK中的-SO3H基團(tuán)與SBA-15內(nèi)的-OH基團(tuán)存在氫鍵相互作用,有效提高了復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性。 |
當(dāng)SBA-15質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí),用該復(fù)合膜所組裝的電池在60 mA cm-2電流密度下工作,電池的庫侖效率和能量效率分別為96.3%和88.1%,比Nafion 117膜的電池分別提高了4.1%和7.1%。 |
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與PAN的共混膜
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SPEEK中的-SO3H酸性基團(tuán)與PAN中的-C≡N堿性基團(tuán)存在酸堿作用,進(jìn)一步的結(jié)果表明,隨著PAN質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,共混膜的酸堿作用不斷增強(qiáng),SPEEK/PAN共混膜的吸水率和釩離子滲透率不斷降低,離子選擇性不斷提高。 |
以S/PAN-20膜所組裝的全釩液流電池,在80 mA cm-2電流密度下工作時(shí),電池的庫侖效率和能量效率分別為96.2%和83.5%,比Nafion 117膜的電池均提高了5.1%。 |
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