暂态边界电压法在线测试全钒液流电池阻抗

国内首次采用暂态边界电压法在线研究了全钒液流电池（VRB）的特性,建立了由电压源、电阻以及一个电阻与电容并联的3部分串联而成的等效电路模型;研究了电流密度和荷电状态（SOC）对等效电路元件的影响。实验结果表明,极化阻抗随电流密度的增加有轻微下降,在充电初期和放电末期达到最大值。与极化阻抗相比,充、放电过程中的欧姆阻抗最大,是导致电压损失的主要因素,分别为1.905Ω?cm2和 2.139 Ω?cm2,暂态边界电压法是一种简单且有效的表征全钒液流电池性能的新方法。     

一步法制备两性离子交换膜的方法与性能研究

通过一步法制备了一种新型的偏氟聚芴醚噁二唑两性离子交换膜。以十氟噁二唑与双酚芴为单体聚合得到基础聚合物,通过芳香亲核取代反应在基础聚合物上引入官能团制备了一种含氟聚芳芴醚噁二唑两性离子交换膜。基于密度泛函理论对官能化反应的活性位点和反应能垒进行了预测,模拟计算结果与核磁分析谱图吻合良好。制备的两性离子膜具有相对较高的离子传导率,较低的钒渗透性。70℃时,传导率为58.5 m S?cm?1;钒离子渗透系数为8 2 11.56 10 cm min????,比Nafion?117小两个数量级,有望用于全钒液流电池中。     

微乳法制备燃料电池铂黑催化剂

采用微乳法在正庚烷/Triton X-100/正己醇/水体系合成了一系列Pt黑催化剂,首先通过绘制体系的部分拟三元相图确定微乳单相区及合适的表面活性剂与助表面活性剂体积比,进一步考察了表面活性剂浓度对制备铂黑催化剂粒径及催化性能的影响,同时还讨论了分离、洗涤和干燥等操作过程对颗粒分散性的影响.利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、循环伏安法(CV)、动电位线性扫描(LSV)等手段对催化剂进行表征,结果表明该微乳体系下制得的催化剂平均粒径可控制在2～4 nm,采用无水乙醇取代水来改善干燥环境能够成功解决铂黑的团聚问题,得到的铂黑颗粒分散性能好,电化学活性与商业品相当.     

离子交换容量可控自交联型阴离子交换膜的制备

以N-溴代丁二酰亚胺(NBS)为溴化试剂,对十氟二唑与四甲基双酚A(TM-BPA)聚合的聚合物主链进行溴化,随后以N-乙烯基咪唑作为双功能化试剂进行功能化,制备了含有双功能化试剂的氟化聚二唑芳醚阴离子交换膜。其中,功能化试剂(作为离子交换的功能基传导离子及作为膜内分子的交联点)改善膜物理性质。制备的阴离子交换膜在80℃下的离子传导率为9.02×10-2 S·cm-1,甲醇渗透率为1.89×10-7 cm2·s-1(20℃),在碱性燃料电池中具有应用潜力。     

离子液体BMIMBF4对全钒液流电池正极电解液的影响

为提高全钒液流电池的能量密度和正极电解液稳定性,采用循环伏安、交流阻抗等方法,研究了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BMIMBF₄）作为正极电解液添加剂对溶液稳定性和电化学反应活性的影响,并对其机理进行了初步探讨。实验结果表明,添加BMIMBF₄后,正极电解液中五价钒离子的稳定性显著提高,电解液的电化学反应活性也有所提升。当添加量为1%时,电池的单位体积电容量比有所增加,并且能量效率有所提升。     

氟化聚芳醚/PVDF复合阴离子交换膜的制备

为制备导电性能和机械性能良好的阴离子交换膜,将五甲基胍功能化的氟化聚芳醚二唑(FPAEO-G)与聚偏氟乙烯(PVDF)进行溶液共混制备了FPAEO-G/PVDF复合离子交换膜。考察了PVDF比例对复合膜的溶胀率、吸水率、离子交换容量(IEC)以及电导率等性能的影响。测试结果表明,PVDF共混比例为10%时,复合膜在室温(20℃)下的溶胀率为10.93%,吸水率是42.98%,离子交换容量(IEC)为1.54mmol/g,电导率为1.37×10-2S/cm。     

羟基自由基对全钒液流电池石墨毡电极的性能影响

采用H2SO4和H2O2的分解产物羟基自由基,对石墨毡电极进行表面处理。循环伏安法和交流阻抗测试显示,处理后石墨毡的阴阳极峰电流分别提高160.96%和120.24%,极化反应电阻从74.95 Ω·cm2显著降低至18.92 Ω·cm2。红外光谱测试表明石墨毡处理后表面含有大量含氧亲水基团,拉曼光谱测试结果显示处理后石墨毡的石墨化度降低,进一步证明了石墨毡电极表面受到了不同程度的氧化。X射线光电子能谱测试显示石墨毡处理后的含氧量提高0.58%,定量地证明了红外光谱和拉曼光谱的测试结果。采用自制静态单电池对石墨毡电极进行测试,处理后石墨毡的充放电容量分别提高37.04%和22.22%,表明该方法处理石墨毡电极能够显著提高全钒液流电池性能。     

全钒氧化还原液流电池用石墨毡电极的稳定性

为了探究全钒氧化还原液流电池用石墨毡电极的稳定性,采用循环伏安、质量分析法、SEM和充放电实验研究了石墨毡的电化学性能、质量及形貌的变化。研究结果表明：实验选用的石墨毡电极在实验时间内因氧化而发生失重,同时吸附电解液,使电极质量随时间变化呈先减少后增加的趋势。但是,石墨毡的电化学性能仍然保持稳定,单片电池的能量效率及库仑效率维持在80%与96%左右。     

含氟聚芴醚二唑质子交换膜的性能

将十氟二唑和双酚芴作为聚合物单体制备了一种新型的偏氟聚芴醚二唑质子交换膜。通过加入4-羟基磺酸钠进攻十氟二唑邻位的C-F键引入官能基团探究了膜的制备方法。研究了膜的物理、电化学性能并组装了燃料电池单电池。实验结果表明:该膜具有较高的离子传导率、较强的机械性能及低的甲醇渗透率。30℃时,传导率为58 mS·cm^-1,70℃,传导率达到了137 mS·cm^-1。甲醇渗透率是Nafion^® 117膜的1/2,在100℃时,单电池的功率达到85 mW·cm^-2。     

降冰片烯类季铵型阴离子交换膜的制备

通过环状烯烃双键打开, 首尾相接形成聚合物的方法, 设计合成了含有季铵阳离子作为功能化基的降冰片烯衍生物单体QRPhNB, 通过开环异位聚合(ROMP)制备得到阴离子交换膜材料, 流延成膜后的分析结果表明:当单体与降冰片二烯1:2投料时所得到的阴离子交换膜的IEC值为1.26 mequiv·g^-1, 其最高离子传导率为20.05 mS·cm^-1;吸水率为14.3%。