面向全钒液流电池的高性能聚酰亚胺酸碱复合膜的研究

基本信息
批准号:21376253
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:王丽华
学科分类:
依托单位:中国科学院化学研究所
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:任晓灵,叶钢,刘帅,丁跃,张斌
关键词:
高性能酸碱复合膜全钒液流电池聚酰亚胺
结项摘要

Currently, the global faced a serious energy crisis and the renewable energy, such as wind and solar energy,became the hot topic in our times. So much attention has again been focused on the vanadium redox flow battery that is high capacity green energy storage device. As one of the key components in VRB, properties of the membrane determine the efficiency and life of VRB. This study is a kind of new method from acid-base proton conduction theory for solving the problem of the ion exchange membrane, that is, reduce vanadium permeation and the same time improve the proton conduction. The content include the following: the acid polyimide material was designed and synthesized based on its molecualr structure regulation and next by blending with base polymer, the high performance polyimide acid-base composite membrane for VRB was finally obtained. Our research work will focus the following aspects: the quantitative relationship between structure and performance of composite membrane, the ion transport mechanism and control method, the membrane structure evolution apply for VRB, the influence factors of cell efficiency and cycling stability, and final construction of relationship among structure,performance and application. The project will tailor the membrane for VRB application and also provide a contribution for the rapid development of green new energy.

当前全球面临严峻的能源危机,在充分开发和利用可再生能源,如风能和太阳能的迫切要求下,全钒液流电池(VRB)作为大容量绿色储能装置再次成为了人们的研究热点。其中,隔膜作为VRB的关键部件之一,其性能优劣决定电池的效率和寿命。本课题针对钒电池隔膜低钒离子渗透和高质子传递存在相互制约而无法同时提高的难题,从酸碱促进质子传导机理提出新思路:利用聚酰亚胺的结构可调控性,从分子水平设计和合成具有高离子电导率的酸性材料,通过和碱性物质共混,制备具有高性能的聚酰亚胺酸碱复合膜用于全钒液流电池系统。主要研究聚酰亚胺材料分子结构调控和隔膜宏观使用性能之间的定量关系,研究酸碱复合膜离子传输机理与调控方法以及在VRB应用过程中的膜结构演变规律,研究影响钒液流电池效率和循环稳定性的因素,构建膜结构设计-性能-应用之间的定量关系,达到面向全钒液流电池隔膜材料"量身订做"的目的,同时为推动绿色新能源的快速发展做出贡献。

项目摘要

当前全球面临严峻的能源危机,在充分开发和利用可再生能源,如风能和太阳能的迫切要求下,全钒液流电池作为大容量绿色储能装置再次成为了人们的研究热点。其中,隔膜作为全钒液流电池的关键部位之一,其性能优劣决定电池的效率和寿命。本项目针对全钒液流电池隔膜低钒离子渗透和高质子传导性无法同时提高的难题,从酸碱促进质子传递的机理,利用聚酰亚胺的可设计性,制备出两大类具有高性能的磺化聚酰亚胺酸碱复合膜用于全钒液流电池系统。研究了聚合物结构和电池膜性能之间的关系,解决了磺化聚合物离子电导率和阻钒性之间的矛盾,找到了实现高质子选择性和高电池性能的有效途径,并扩充研究了磺化聚醚醚酮酸碱复合质子交换膜在钒电池中的应用,最终实现这类酸碱复合膜的单电池的能量效率和自放电时间比商用Nafion膜有所提高,为全钒液流电池的进一步推广应用提供了多种选择的隔膜材料和膜种类,也为推动绿色新能源的快速发展做出了贡献。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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