全钒液流电池用导电高分子材料集流体的研究

以炭黑、石墨、碳纤维等炭系与基体树脂复合改性得到体积电阻率小于0.1的导电高分子材料.研究了不同复合体系及不同配方的复合材料的导电性能,其中尤以SIS/PP体系中碳纤维占填料量32.5%的材料导电率高、力学性能和加工性能良好,并与石墨毡有较好的粘接性.选用该体系作为钒电池集流板,考察了电池性能,研究结果表明,导电高分子材料可以作为钒电池集流体材料,并在钒电池中具有良好的应用前景.     

全钒液流电池用电极与质子交换膜的研究进展

钒氧化还原液流电池(VRFB),是一种环保、寿命长、安全性高、电化学性能稳定的新型电化学储能设备,是当前极具发展潜力的储能系统之一.电极与质子交换膜是钒液流电池的关键材料,对电池的电化学性能起着决定性作用.根据两种关键材料的原料与结构的不同,本文从电极与质子交换膜的分类、特点等方面进行了详细描述,并对两种关键材料的结构...     

钒电池用季铵化杂萘联苯聚芳醚酮酮阴离子交换膜

以氯甲基辛醚为氯甲基化试剂, 对杂萘联苯聚芳醚酮酮(PPEKK)进行改性, 制备了氯甲基化杂萘联苯聚芳醚酮酮(CMPPEKK). 考察了氯甲基辛醚用量对氯甲基化程度的影响. ¹H NMR表明氯甲基成功引入到聚合物结构中. 采用溶液法制备了CMPPEKK基膜, 然后将其进行三甲胺胺化, 制备了季铵化杂萘联苯聚芳醚酮酮(QAPPEKK)阴离子交换膜. 表征了QAPPEKK的基本性能: 离子交换容量, 含水率, 面电阻. QAPPEKK膜的含水率随离子交换容量增加而升高, 面电阻随离子交换容量的增加而降低. 将QAPPEKK膜应用于全钒液流电池(VRB)中, 电池的能量效率达到85.0%, 电流效率为98.5%, 电压效率为86.3%.     

全钒液相储能体系的功率特性研究

研究了全钒功率型液相储能体系惰性电极厚度、活性物质浓度、电解液流量等因素对放电电压和功率密度的影响,以及该液相储能体系的结构和功率特性.在本实验的优化条件下,输出功率密度可达3121W/L.     

局部密集交联含氟聚芳醚阴离子交换膜的制备与性能

为开发同时具有阴离子传导率高、钒离子渗透率低、机械性能和化学稳定性优异的阴离子交换膜(AEM),本文以逐步缩聚法合成了含叔胺基的含氟聚芳醚(FPAE),然后以十溴丙基柱[5]芳烃(P5Br)作为交联剂,通过P5Br上的溴烷基与FPAE上的叔胺基之间的亲核取代反应进行交联,最后用碘甲烷将剩余叔胺基季铵化,制得一系列局部密集交联含氟聚芳醚阴离子交换膜QAFPAE-P5Br-x.研究结果表明,所有膜在极性非质子溶剂中都具有较高的凝胶含量,证明已形成高效交联结构.随着交联剂含量从0.5%增加到5%,膜的吸水率、溶胀率、阴离子传导率和VO2+透过率逐渐降低,而离子选择性、拉伸强度、面电阻和氧化稳定性逐渐增加.交联剂含量为1%的QAFPAE-P5Br-1%膜同时具有较低的面电阻和VO²⁺透过率,综合性能优异.以QAFPAE-P5Br-1%组装的全钒液流电池(VRFB)在80 mA·cm^?2的电流密度下具有86.5%的能量效率,比以Nafion 212组装的VRFB高出7.7%.另外,以QAFPAE-P5Br-1%组装的VRFB还具有优异的循环稳定性、放电容量保持率和抗自放电性能.可见,局部密集交联是一种提高VRFB用AEM综合性能的有效方法.     

全钒氧化还原液流电池电解液

近年来,全钒氧化还原液流电池(VRFB)作为一种新型的储能电池备受关注。作为VRFB的核心材料,电解液的制备及优化一直都是研究的热点。高浓度和高稳定性电解液的制备是钒电池的关键技术之一。电解液性能的提高有助于加速VRFB的商业化进程。本文综述了VRFB电解液的研究进展,重点介绍了电解液的制备方法和影响电解液稳定性的因素,简述了电解液中钒离子浓度的分析方法和钒离子的存在形式,最后对电解液的进一步研究和应用前景进行了展望。     

全钒液流电池用导电高分子材料集流体的研究

以炭黑、石墨、碳纤维等炭系与基体树脂复合改性得到体积电阻率小于0．1的导电高分子材料。研究了不同复合体系及不同配方的复合材料的导电性能，其中尤以SIS／PP体系中碳纤维占填料量32．5％的材料导电率高、力学性能和加工性能良好，并与石墨毡有较好的粘接性。选用该体系作为钒电池集流板，考察了电池性能，研究结果表明，导电高分子材料可以作为钒电池集流体材料，并在钒电池中具有良好的应用前景。     

聚偏氟乙烯膜三维离子传输通道的构建及其在全钒液流电池中的性能研究

随着新能源技术的不断发展, 大规模储能技术受到了广泛的关注. 全钒液流电池因其容量和功率设计灵活、安全可靠、寿命长等优势成为发展较快的储能电池之一. 离子膜作为液流电池的关键部件, 对电池的能量转化效率、寿命和成本具有显著影响. 本工作以高化学稳定性的聚偏氟乙烯作为膜材料, 利用聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮分别作为模板和稳定剂, 在聚偏氟乙烯膜内成功构建了具有较好H/V离子选择性的三维离子传输通道. 电池性能测试表明, 该聚偏氟乙烯(PVDF)离子膜有着出色的化学稳定性, 在100 mA•cm^-2电流密度下, 具有98%以上的电流效率和83.5%的能量效率. 此外, 聚偏氟乙烯具有价格低的显著特点, 使其在全钒液流电池中有较好的应用前景.     

聚苯并咪唑/聚乙烯吡咯烷酮复合质子交换膜的制备及钒液流电池性能

将聚苯并咪唑(PBI)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共混, 制备了一系列PBI/PVP复合质子交换膜, 研究了不同PVP含量对PBI/PVP复合质子交换膜性能的影响. 研究结果表明, PVP的加入可有效提高PBI/PVP复合质子交换膜的吸水率及硫酸吸附量, 从而提高质子电导率, 与PBI原膜相比, PBI-PVP-5复合质子交换膜的结合酸含量可达2.47 mmol/g, 质子电导率达4.81 mS/cm, 选择性(3.12×10⁵ S·min/cm³)远高于原膜(1.12×10⁵ S·min/cm³). 电流密度为120 mA/cm²时, 电池的电压效率(VE)和能量效率(EE)均较PBI原膜提高了10%, 电池自放电时间长达307 h. PVP的加入为PBI系列钒液流电池隔膜提供了一个提高质子电导率的新思路.     

全钒液流单电池充放电行为及特性研究

建立具有外置双饱和甘汞参比电极及双液流电池的实验装置系统.使用该装置可在同一时刻同时测定小型液流单电池充放电时的电池电压、电池正负极电位及正负极开路电位,进而计算充放电过程电池的欧姆内阻降(iR)及其正负极过电位.以石墨毡为电极、Nafion 117作隔膜的全钒液流单电池,在60 mA.cm-2电流密度下,每一充放电循环的平均iR降约占总电压损耗的74%,表明该电池的电压效率受制于电池的欧姆内阻.充放电曲线显示,电池放电终点之所以出现主要是由于电池负极电位在放电末期的快速上升而引起的.本文设计的全钒单电池于60 mA.cm-2下工作时,其电压及能量效率分别达89%和85%,表明该电池结构合理,且石墨毡是钒电池合适的电极材料.