鋅溴液流電池用隔膜的制備及性能研究.pdf

1、專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文鋅溴液流電池用隔膜的制備及性能研究PreparationandPropertiesoftheMembranesforZincbromideRedoxFlowBattery作者姓名：孫鈺專業(yè)(工程領(lǐng)域)：麴左王猩學(xué)號：31310001完成日期：20150504大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要目前，環(huán)境污染、化石能源枯竭等一系列問題接踵而來。京都議定

2、書之后的哥本哈根世界氣候大會得到了全球越來越多國家的重視，能夠有效提高能源利用效率和開發(fā)出更清潔環(huán)保的能源已成為世界矚目的課題。近些年來，為了滿足能源的迫切需要，很多新型、優(yōu)質(zhì)、低成本的電化學(xué)系統(tǒng)被先后提出和發(fā)展起來，其中包括鐵溴液流電池、全釩液流電池、鋅溴液流電池等等。鋅溴液流電池是一種新型的電化學(xué)儲能裝置，具備低耗、高效、少污染、高電流密度等優(yōu)點(diǎn)，同時能夠適應(yīng)多次深度充放電。相比其他液流電池，鋅溴液流電池憑借其較高的能量密度和較低的

3、成本，更適合應(yīng)用于大型儲能裝置。鋅溴液流電池主要應(yīng)用在電網(wǎng)調(diào)峰、區(qū)域供電、新型交通工具等方面。液流電池本身由雙極板、電解液、隔膜及電極材料等構(gòu)成。在本文中，我們主要針對鋅溴液流電池用隔膜的制備和性能進(jìn)行研究。隔膜作為最重要的電池部件之一，其主要作用是隔離電池中正負(fù)極之間的電解液，傳輸離子。商業(yè)化的隔膜價格較貴，制作工藝復(fù)雜。本文針對這些問題制作出聚乙烯醇／PTFE復(fù)合膜、聚乙烯醇／磷鉬酸復(fù)合膜、磺化聚砜／PTFE膜、Si02／磺化聚砜／

4、／PTFE復(fù)合膜四種膜。同時對這些隔膜做了物理化學(xué)測試、紫外光譜分析、紅外光譜分析以及熱失重分析，并組裝成單電池，進(jìn)行了單電池性能研究，從而分析得出對比結(jié)果。本文采用溶液澆鑄法制作聚乙烯醇／PTFE復(fù)合膜和聚乙烯醇／磷鉬酸復(fù)合膜，這兩種隔膜是基于聚乙烯醇材料，聚乙烯醇是一種無毒、無味的合成高分子材料。對聚乙烯醇薄膜進(jìn)行改性，得到物理化學(xué)性能更穩(wěn)定、充電性能較好的隔膜結(jié)構(gòu)。聚乙烯醇／PTFE復(fù)合膜是以孔隙率較高的聚四氟乙烯微孔膜為基底，增

5、強(qiáng)了聚乙烯醇的機(jī)械強(qiáng)度，得到熱穩(wěn)定性較好的非離子交換膜。磷鉬酸是固體酸，有很強(qiáng)的離子傳導(dǎo)能力，與聚乙烯醇溶液融合，制作出的聚乙烯醇／磷鉬酸復(fù)合膜具有更高的離子通過率和含水率。這兩種隔膜均優(yōu)化了聚乙烯醇材料的特性，得到更好的適合鋅溴液流電池用隔膜。本文利用磺化方法制作磺化聚砜／PTFE膜以及采用兩種不同的磺化方式制作Si02／磺化聚砜／／PTFE復(fù)合膜。聚砜膜是鋅溴液流電池隔膜研究熱點(diǎn)，本文改進(jìn)常見的商業(yè)化聚砜膜，得到性能更穩(wěn)定的鋅溴液流