陆地
,
聂峰
,
薛立新
膜科学与技术
全钒液流电池(VRB)作为一种大规模的蓄电储能设备,在新能源发电和电网调峰等方面有重要应用.质子传导膜是钒电池的关键材料,对电池的性能、成本和寿命有着十分重要的影响.文章在简单介绍VRB的基本组成和原理以及对隔膜的性能要求的基础上,主要论述了目前报道的几种VRB隔膜材料及其改性方法,以及对电池性能的影响,最后对质子交换膜的发展方向和前景进行了总结和展望.
关键词:
全钒液流电池
,
质子传导膜
,
钒离子渗透
,
电池效率
陈晓
,
宋士强
,
范永生
,
刘平
,
王保国
膜科学与技术
研究质子传导膜对全钒液流电池性能的影响,包括膜面电阻、阻钒性以及质子传导膜厚度,为研究开发适用于全钒液流电池的质子传导膜提供依据.通过测定钒电池循环充电/放电过程的效率、暂态极化曲线、静态交叉放电曲线,建立选择与优化膜材料的评价方法；在考察膜电导率、膜厚、阻钒性和机械强度的综合性能指标后,认为膜面电阻在0.3～0.5 Ω·cm2范围,具备优良阻钒性能条件下,膜厚约150 μm比较合适.使用符合该性能的聚偏氟乙烯质子传导膜时,钒电池能量效率超过70％,有望满足发展大容量蓄电储能装备的需要.
关键词:
全钒液流电池
,
质子传导膜
,
膜面电阻
,
阻钒性
,
膜厚
,
电池效率
刘平
,
青格乐图
,
郭伟男
,
陈晓
,
初晓
,
王保国
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2012.02.005
为了满足新能源电池对质子选择性导电膜的需要,提出一种质子传导膜的新型制备工艺,并进行质子传导膜的制备工艺放大.以聚偏氟乙烯(PVDF)和烯丙基磺酸钠(SAS)为原料,成功制备长1000 mm、宽800mm的质子传导膜.膜性能测试结果显示,质子传导膜电导率随SAS质量分数变化显著.当SAS质量分数为20％时,膜电导率3.0×10-2 S/cm;膜化学稳定性良好,使用Fenton试剂氧化法测得膜剩余质量分数97.5％；屈服强度23 N/mm2,膜爆破强度为2 MPa; TGA分析膜分解温度高于400℃.该膜应用于全钒液流电池,自放电实验测得开路电压下降速率为1.41×10-3V/h,库伦效率93％.结果表明,膜材料综合性能良好,有望在全钒液流电池产业化过程中得到大规模应用.
关键词:
质子传导膜
,
全钒液流电池
,
电导率
,
电池实验
范永生
,
陈晓
,
王保国
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2011.02.003
利用交流阻抗谱测定技术,建立一种离子交换膜导电性能评价方法;使用两极室槽电解池,分别测得电解质溶液,以及膜和电解质溶液之和的电阻值,相减后得到离子交换膜在该电解液中的电阻值.通过并联电阻形成完整的半圆弧形交流阻抗谱,能够有效减小测量误差.利用硫酸水溶液体系、氯化钠水溶液体系,以及全钒液流电池的钒电解液体系验证基于交流阻抗谱的膜电阻测定技术准确性、实用性.在此基础上揭示阳离子交换膜、阴离子交换膜对离子的不同吸附特性,以及膜面电阻对电解质溶液浓度依存特性.研究结果对于发展离子交换膜快速表征技术,以及开发新能源领域的离子交换膜具有重要价值.
关键词:
膜面电阻
,
离子交换膜
,
交流阻抗谱
,
全钒液流电池
宋士强
,
陈晓
,
郭伟男
,
范永生
,
王保国
膜科学与技术
研究全钒液流电池充电/放电过程,电解液中不同价态水合钒离子、氢离子、水分子在纳米孔径的质子传导膜中的渗透迁移行为,为膜材料性能改进以及电解液系统管理提供依据.通过测定全钒液流电池开路状态下的自放电、恒电流模式下的充电/放电循环过程,分析钒离子渗透和水迁移影响因素,揭示电池运行过程纳米多孔质子传导膜中钒离子渗透及水迁移规律.结果表明:自放电过程主要发生钒离子浓度差作为推动力的传质扩散,水分子的跨膜净迁移量可忽略;在恒流模式下的充电/放电循环过程中,隔膜两侧阴极、阳极电解液中水合离子迁移、浓差扩散、渗透压效应均发生作用,导致阳极侧电解液向阴极侧发生净的水迁移,需要通过电解液管理保持电池系统正常运行.
关键词:
全钒液流电池
,
纳米多孔质子传导膜
,
钒离子渗透
,
水迁移
冉洪波
钢铁钒钛
考查了全钒液流电池用离子交换膜PE-01膜和Nafion膜的物理和电化学性能.研究表明:全氟化Nafion膜的离子交换容量和化学稳定性优于PE-01膜, Nafion膜的导电性好,适合大电流充放电,但正、负极钒溶液更易于相互渗透,水的转移较快,电池的库仑效率较低.PE-01均相膜的离子水迁移量与VO.2+扩散性比Nafion膜低.
关键词:
离子交换膜
,
全钒液流电池
,
PE-01膜
,
Nafion膜
陈栋阳
,
王拴紧
,
肖敏
,
孟跃中
高分子材料科学与工程
液流电池离子交换膜的主要作用是物理分隔正负极电解液同时又允许载电荷的离子的通过以实现完整的电流回路.全钒液流电池的电解液具有强的氧化性,且易于渗透而引起电池容量的降低,决定了其离子交换膜应具有独特的结构与性能.文中对近年来用于全钒液流电池的离子交换膜做了比较全面的归纳与分析,并对质子传导机理与膜的基本性能指标进行了阐述.
关键词:
离子交换膜
,
全钒液流电池
,
质子传导机理
,
膜结构
张保文
,
雷媛
,
白博峰
,
赵天寿
工程热物理学报
本文基于多孔电极、电解液及集流体热物理性质的显著差异,考虑了钒离子透过膜对电池性能的影响,建立了全钒液流电池动态工作过程的非等温模型.与文献中的实验测量值相比,钒电池电压随时间变化的最大计算误差为2.91％,验证了模型的正确性.应用该模型,重点研究了正负电极与膜构成的区域,以及集流体区域的传热传质规律.结果表明,多次充放电循环后负极电解液钒离子总量增加而正极钒离子总量减少,电池容量降低.电池的电流密度对产热有较大影响,较大的电流密度下与外界达到热平衡时温度较高.此模型对发展大功率电池堆储能系统的有重要参考意义.
关键词:
全钒液流电池
,
钒离子透过膜
,
非等温
,
动态模型
张远明
,
黄启明
,
李伟善
,
彭海燕
,
胡社军
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2007.01051
用循环伏安法研究了石墨及其与乙炔黑复合所制备的电极在5mol/L H2SO4+1mol/L VOSO4溶液中的循环伏安行为, 并用扫描电镜观察了复合材料的表面形貌. 循环伏安结果表明, 石墨对全钒液流电池的正极电对V(IV)/V(V)和负极电对V(II)/V(III)的氧化还原反应具有良好的可逆性, 但氧化还原电流较小; 乙炔黑能够明显提高二电对在石墨上的氧化还原电流. 扫描电镜观察表明, 细小的颗粒状乙炔黑能够均匀地覆盖在片状石墨的表面. 通过比较复合电极的循环伏安行为, 得到用作全钒液流电池的正负极材料的最佳乙炔黑与石墨质量比分别为15:85和4:96.
关键词:
全钒液流电池
,
graphite
,
acetylene black
,
composite electrodes
张远明
,
黄启明
,
李伟善
,
彭海燕
,
胡社军
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324x.2007.06.006
用循环伏安法研究了石墨及其与乙炔黑复合所制备的电极在5mol/L H2SO4+1mol/L VOSO4溶液中的循环伏安行为,并用扫描电镜观察了复合材料的表面形貌.循环伏安结果表明,石墨对全钒液流电池的正极电对V(Ⅳ)/V(Ⅴ)和负极电对V(Ⅱ)/V(Ⅲ)的氧化还原反应具有良好的可逆性,但氧化还原电流较小;乙炔黑能够明显提高二电对在石墨上的氧化还原电流.扫描电镜观察表明,细小的颗粒状乙炔黑能够均匀地覆盖在片状石墨的表面.通过比较复合电极的循环伏安行为,得到用作全钒液流电池的正负极材料的最佳乙炔黑与石墨质量比分别为15∶85和4∶96.
关键词:
全钒液流电池
,
石墨
,
乙炔黑
,
复合电极
