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磺化聚醚醚酮基離子交換膜在全釩液流電池中的應用

Date：2024/8/6 16:25:49 / Read： / Source：本站

釩電池的發展最早可以追溯到1985年，是由澳大利亞新南威爾士大學的Marria Kacos提出，而它的前身是60年代的鐵—鉻體系的氧化還原電池。

這一類電池都具有壽命長、快速響應、維護費用低等優點，在眾多的行業領域中都有著非常廣闊的應用前景，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、價格昂貴的缺點，這兩點嚴重制約了全釩液流電池的商業化應用，因此全行業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。

目前我們正在對高磺化度的磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜的進行改性研究,尋找提高SPEEK基離子交換膜的性能與穩定性的方法。研究過程中，我們發現磺化度為67%時,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，我們發現成膜溶劑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我們的研究成果：

研究介質

研究成果

電池特性


與PVDF的復合膜

SPEEK與PVDF具有良好的相容性,PVDF有效抑制了復合膜的溶脹,PVDF的高的化學穩定性有助于提高復合膜的穩定性

 



與P(VDF-HFP)復合膜

SPEEK/P(VDF-HFP)復合膜中出現了分相結構,但因SPEEK與P(VDF-HFP)存在弱的相互作用,該類復合膜具有較好的化學穩定性。

 


與SBA-15的復合膜

SPEEK中的-SO3H基團與SBA-15內的-OH基團存在氫鍵相互作用,有效提高了復合膜的熱穩定性。

當SBA-15質量分數為20%時,用該復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%。



與PAN的共混膜

SPEEK中的-SO3H酸性基團與PAN中的-C≡N堿性基團存在酸堿作用,進一步的結果表明,隨著PAN質量分數增加,共混膜的酸堿作用不斷增強,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,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%。 

Author：admin

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