speekgo系列质子交换膜的制备及钒电池应用

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1、１００５８ＴＢ３４ｉ＾Ｆｙ＾＾ＳＨ＾Ｓ’．．誦麽。．；■ｍ国Ｒ＾＇ＨＨＳＢＩ＾Ｅｉ论文题目：ＳＰＥＥＫ／ＧＯ系列质子交换月莫的制—減誦应用工程领域：材化程圈瑚学习方式：囚全日制攻读日在职攻读ｊｊｇ：；作者姓名奎赶却＂学校导师：漸胜形ＨＫｊｊ＾＾企业导师：王丽华＇完成日期．１２：２０巧ｏＫＫＨｍｍｍ．独创性声明Ｔ．作和本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下逊行的研巧＿取得的研巧成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其

2、他人已经发表或撰写过的研究成果，化不巧含为巧得天津工业大学或巧他教育机构的学化或证书而化用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＂学位论文作者签名：签字日期：年月日＞？＾＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津工业大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权．并采用影印支建王业丈＾可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、缩印或扫描等复制手段保存、汇编Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘

3、。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：巧师盤名：■签宇Ｕ期：月：ｔｕ签宁Ｕ期年月Ｕ兴《年＞ｆ抑ｆ＾学位论文的主要创新点一、利用氧化石墨締上的活性基团与横化聚酸酸醒形成的氨键原理，共混制备具有较高离子选择性的质子交换膜，将其组装成单电池后，阻饥效果明显提局；二、将氧化石墨締分别进行横酸化和氨基化功能改性，与横化聚麟雖丽构建出具有不同离子传输机理的质子交换膜；Ｈ、横酸化氧化石墨婦的加入，增加了质子传输通道，使得共混膜的离子电导率提高，离子选择性明显提高

4、；四、氨基化氧化石墨婦与横化聚離酸丽形成酸碱质子对，构建的两性离子交换膜阻飢效果明显提高，飢电池中表现出优异的电池效率和自放电性能。摘要传统能源的短缺及使用过程中引发的一系列环境问题日益严重，迫使人们开展对可再生能源太阳能、风能等开发和利用。这些新能源在使用过程中由于其不稳定和不连续等因素需要配备储能装置，与其他储能装置相比较，全飢氧化还原液流电池由于具有寿命长、充放电速率快、能量效率高Ｌ义及成本价廉等优势成一一为最具有发展潜力的储能设备之、。隔膜作为饥电池的核屯部件其性能和价

5、格直是制约着电池发展的关键因素。本文旨在开发系列功能化氧化石墨帰／横化聚趟酸砸离子交换膜，并对其电池性能开展相关研究。聚酷醜砸与９８％硫酸反应制备横化聚酪醋剛（ＳＰＥＥＫ），之后与氧化石墨席一（ＧＯ）制备共混膜。调控ＧＯ的含量获得系列Ｓ／ＧＯ质子交换膜，并且测试其相关电池性能：含水量（ＷＵ）、离子交换容量（圧Ｃ）、质子电导率、飢离子渗透率、热稳定性、耐氧化性、力学性能和电池效率等。结果表明随着ＧＯ量的增加ＷＵ和圧Ｃ逐渐降低，Ｓ／ＧＯ隔膜具有良好的力学性能、化学稳定性和阻饥性能。共混膜ＧＯ含

6、量为２％（Ｓ／Ｇ０－２）装入电池运行获得较高的电池效率，能〇，比ＮａｆｉｏｎｌｌＳ９／〇量效率（ＥＥ）为８０％提髙了，１００次充放电循环中表现出良好的稳定性。实验表明ＧＯ表面含氧基团传递质子的能力较弱，为了提高ＧＯ的质子电导率，对其表面进行功能基团修饰。本研究对ＧＯ进行横化改性得到ＧＯ衍生物ＧＯ－ＳＣｂＨ）（ＳＧＯ，研究不同ＳＧＯ含量的共混膜的相关电池性能。结果表明ＳＧＯ的加入使得质子电导率增加，ＳＥＭ显示ＳＧＯ在ＳＰＥＥＫ中分散性良好，ＷＵ随着ＳＧＯ的増加逐渐增加，Ｓ／ＳＧＯ共混膜具

7、有较高的离子选择性。与ＮａｆｉｏｎｌｌＳ－〇相比，Ｓ／ＳＧＯ系列膜在饥电池中具有高效率，其中Ｓ／ＳＧＯ１的能８７８量效率达到／〇，．并且具有良好的循环稳定。一－－进－步，ＧＯ表面接枝ＮＨ２得到ＧＯ衍生物ＧＯＮＨ２，利用ＳＰＥＥＫ与ＧＯＮＨ２所带不同电荷构建两性质子交换膜。研究不同ＧＯ－ＮＨ２含量的两性膜的相关电池２＋性能－ＮＨ。结果表明ＧＯ２的加入可显著降低隔膜的ＷＵ和圧ＣＶ０，渗透率较－－低，２两性膜具有良好的机械性能及热稳定化Ｓ／ＧＯＮＨ２（ｗｔ２％）的共海膜的离子选择性是Ｎａｆｉｏ

8、ｎｉｎ的７倍左右－。在电池性能测试中，Ｓ／ＧＯＮＨ２的电池－－效率均高于Ｎａｆｉｏｎｌｌ５，其中Ｓ／ＧＯＮＨ２最２高，库伦效率为９７．２％，能量效率为８９５％一．。自放电时间仅仅不到ＮａｆｉｏｎｌｌＳ的十分之，显示出优异的性能。关键字：全饥氧化还原液流电池子选择性；横化聚酸礎丽氧化石墨蹄；；离ＡＢＳＴＲＡＣＴＷｉｔｈｔｒａ