铁路混合液流电池用speek膜的制备及性能研究

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1、硕士学位论文铁铬混合液流电池用SPEEK膜的制备及性能研究PreparationandCharactionofSPEEKMembranesforFe／CrMixedElectrolyteRedoxFlowBatteryApplication学21107047完成日期：2014．06大连理工大学DalianUniversityofTechnology1111111IillIIIIIIIIIIIIIlllIIIY2590634大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽

2、我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：避必遗疽鱼。递田犁至盐围尬到盈豇选触盈盔作者签名：益丝鱼．日期：塑＆年—上月且日大连理工大学硕士学位论文摘要氧化还原液流电池具有启动速度快、储能容量大、能量效率高、安全可靠、绿色无污染等优点，主要用于电源调峰系统、光伏电池发电系统、可再生能源发电系统。电解液是电池的关

3、键组件之一。目前研究最多的是全钒电解液，但是其价格昂贵、腐蚀性大、V5+的氧化性强，而铁铬价格便宜，且铁铬混合电解液避免了电池充放电过程中活性离子的交叉污染，电解液还能循环利用，避免了资源浪费和环境污染。离子交换膜也是液流电池的另一关键组件，商业化的Nation膜虽然质子传导率高、化学稳定性好，但是价格昂贵、活性离子渗透严重、离子选择性小。磺化聚醚醚酮(SPEEK)价格便宜、机械性能好、电导率高、化学稳定性好，是一种性能优异的非氟质子传导膜。但保证机械性能的前提下SPEEK膜不能做的很薄，所以膜表现出较Nation膜大的电阻。选择

4、厚度较小的聚丙烯作支撑层制备纳滤膜，以此减小电池的内阻，纳滤膜根据膜孔大小选择性的允许H+通过。本文研究了FeCl2、CrCl3及两者的混合溶液中铁铬电对的可逆性，结果显示Fe(II)／Fe(III)电对的可逆性好，并且Cr3+的加入增强了铁电对的可逆性。Cr(II)／CrOII)电对在催化剂存在下具有较好的可逆性，Fe2+加快了铬电对的反应速率。本文研究了混合与未混合电解液电池用Nation115膜的电池性能，结果显示混合电解液电池的输出能量比未混合电解液电池提高了20．8％。与未处理电极相比，400℃热处理6h的石墨毡电极组装

5、电池的输出能量提高95．4％，库伦效率、电压效率、能量效率分别提高了5．0％、13．1％、15．1％。为了降低离子渗透率及成本，本文制备了不同磺化度的非氟SPEEK膜并表征了膜的性能。结果显示，随着磺化度的增加，SPEEK膜的离子交换容量、吸水率、溶胀度、电导率、活性离子渗透均增加。将不同磺化度SPEEK膜用于铁铬混合电池进行充放电测试，结果显示SPEEK47．9％膜的电池性能最好，电池的库伦效率、电压效率、能量效率、能量密度分别为88．8％、89．9％、79．8％、6．9mWll／n也，与Nation115膜的85．6％、91．

6、0％、77．9％、6．9mWh／mL相当。本文还对纳滤膜用于液流电池进行了探索，采用界面聚合法在支撑层聚丙烯表面聚合聚酰胺薄层制备纳滤膜，并测试了纳滤膜的电池性能。聚合关键词：氧化还原液流电池；铁铬混合电解液；质子交换膜；磺化聚醚醚酮；界面铁铬混合液流电池用SPEEK膜的制备及性能研究PreparationandCharactionofSPEEKmembranesforFe／CrMixedElectrolyteRedoxFlowBatteryApplicationAbstractRedoxflowbatteryisanewstor

7、agebaRery，withsomeadvantages，suchasabriskstartspeed，largestoragecapacity，highenergyefficiency，safetyandreliability，ionexchangemembraneandelectrodearekeycomponentsofthebattery．Currently，all-vanadiumelectrolytehavethegreatwidelystudied，butexpensive，seriouscorrosion，andV

8、3+oxidationlimitstheall-vanadiumredoxflowbatteryapplications．Ironandchromiumhavecheappricesandiron-chromiummixedelectrolytea