CN112652784B - 一种Daramic复合离子传导膜及制备和应用 - Google Patents
一种Daramic复合离子传导膜及制备和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一类在液流电池中应用的Daramic复合离子传导膜,特别设计包含此类膜在锌溴液流电池中的应用。该类膜是以商业化的Daramic膜为基底,在其表面上涂覆多孔聚合物涂层制备而成。本发明的Daramic复合离子传导膜稳定性高、成本低;通过调节多孔聚合物涂层的孔结构和厚度可以调控Daramic复合离子传导膜的离子选择性和离子传导率;所制备的Daramic复合离子传导膜具有机械强度高、化学稳定性好、效率高、成本低等优势;此外,Daramic复合离子传导膜的制备工艺简单可控,适于大规模生产;因此,本发明拓宽了液流电池用离子传导膜材料的选择范围。
Description
技术领域
本发明提供一种Daramic复合离子传导膜的制备和应用,特别涉及其在液流电池领域中的应用。
背景技术
近年来,可再生清洁能源的使用呼声越来越高,可是风能、太阳能等可再生能源发电受季节、气象和地域条件的影响,具有明显的不连续、不稳定性。发出的电力波动较大,可调节性差。进而将可能对电网产生较大冲击。因此,随着风能、太阳能等可再生能源和智能电网产业的迅速崛起,储能技术成为万众瞩目的焦点。大规模储能技术被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术,得到各国政府和企业界的高度关注。
储能技术包括物理储能和化学储能两大类。物理储能包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等。化学储能主要包括铅酸电池、钠硫电池、液流电池和锂离子电池等。然而各种储能技术都有其适宜的应用领域,适合大规模储能的化学储能技术主要包括液流电池、钠硫电池、铅酸电池、锂离子电池。综合考虑各种储能技术的优缺点,液流电池储能技术受到了更为广泛地关注。
在液流电池中,离子传导膜是电池的重要组成部分,在电池成本中所占比例较高。因此,开发成本低、性能高且稳定性好的电池用离子传导膜,是降低电池成本、提升电池性能的重要途径之一。
以锌溴液流电池为代表的溴基液流电池,具有较高的能量密度,但是由于溴具有强腐蚀性,要求电池隔膜必须具有较强的抗氧化性,能够抵挡溴的腐蚀,才能保证电池的长期循环稳定性。现有的液流电池用隔膜材料都无法耐受住长期的溴腐蚀,而使其电池的容量保持率下降明显,因此开发出一种既兼具有较高电池性能,同时具有较好的循环寿命的电池隔膜至关重要。
Daramic膜是一种由超高分子量的聚乙烯、无定型硅和矿物油等复合而成的多孔膜,具有化学和机械稳定性好、成本低等优势,在铅酸电池等领域有着广泛的应用。Daramic膜本身具有良好的离子传导率,但是将Daramic膜应用到溴基液流电池中时,其选择性较低,孔径均一性差,库伦效率和容量保持率低,导致其循环稳定性差,不能满足直接用于溴基液流电池中。
发明内容
本发明提供一种在液流电池中应用的Daramic复合离子传导膜,其由Daramic膜基底及基底一侧或二侧表面涂敷的多孔聚合物涂层而成。多孔聚合物涂层的聚合物材料为非水溶性有机高分子树脂,包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、氯化聚氯乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚醚酮类、聚砜、聚丙烯腈和聚四氟乙烯中的一种或两种以上;
所述的非水溶性高分子树脂溶于有机溶剂且在有机溶剂中因不解离或解离系数低而不反应;
所述有机溶剂可以为DMAC、NMP、DMF中的一种或两种以上;
所述Daramic复合离子传导膜采用如下步骤制备:
(1)将非水溶性有机高分子树脂溶解在有机溶剂中,在温度为10-40℃下充分搅拌1-120h制成共混溶液;其中非水溶性有机高分子树脂的质量浓度为1-25%(优选3-15%)之间;
(2)A、将步骤(1)制备的共混溶液倾倒在Daramic膜基底上,利用刮刀在Daramic基底上刮涂一层共混溶液,然后在20-80℃温度下浸没于非溶剂异丙醇和/或乙醇之中固化成多孔聚合物涂层;涂层的厚度在1-100μm之间(优选1-30μm),孔径在0.001-10nm之间,孔隙率在40-90%之间;在非溶剂中浸没的时间不少2h(优选4-24h);然后将所得到的膜浸于水中,温度10-80℃,时间1h以上(优选4-24h),制得在Daramic膜基底一侧涂覆多孔聚合物涂层的Daramic复合离子传导膜;
或B,将步骤(1)制备的共混溶液倾倒在Daramic膜基底上,利用刮刀在Daramic基底上刮涂一层共混溶液,然后在20-80℃温度下浸没于非溶剂水中固化成多孔聚合物涂层;涂层的厚度在1-100μm之间(优选1-30μm);在水中浸没的时间不少1h(优选4-24h),制得在Daramic膜基底一侧涂覆多孔聚合物涂层的Daramic复合离子传导膜;
(3)将非水溶性有机高分子树脂溶解在有机溶剂中,在温度为10-40℃下充分搅拌1-120h制成共混溶液;其中非水溶性有机高分子树脂的质量浓度为1-25%(优选3-15%)之间;
(4)A、以步骤(1)-(2)所制备的在Daramic膜基底一侧涂覆多孔聚合物涂层的Daramic复合离子传导膜为基底,将步骤(3)制备的共混溶液倾倒在基底上,利用刮刀在基底上刮涂一层共混溶液,然后在20-80℃温度下浸没于非溶剂之中固化成多孔聚合物涂层;涂层的厚度在1-100μm之间(优选1-30μm),孔径在0.001-10nm之间,孔隙率在40-90%之间;在非溶剂中浸没的时间不少2h(优选4-24h);然后将所得到的膜浸于水中,温度10-80℃,时间1h以上(优选4-24h),制得在Daramic膜基底一侧涂覆多孔聚合物涂层的Daramic复合离子传导膜;
或B,将步骤(3)制备的共混溶液倾倒在Daramic膜基底上,利用刮刀在Daramic基底上刮涂一层共混溶液,然后在20-80℃温度下浸没于非溶剂水中固化成多孔聚合物涂层;涂层的厚度在1-100μm之间(优选1-30μm);在水中浸没的时间不少1h(优选4-24h),制得在Daramic膜基底一侧涂覆多孔聚合物涂层的Daramic复合离子传导膜。
除使用上述浸没相转化法制备多孔聚合物涂层外,还可以采用蒸汽相转化法(非溶剂为水蒸气)、干法(利用溶剂与非溶剂沸点的差异,或称溶剂蒸发诱导相分离法),热法(利用聚合物在溶剂中的溶解度随温度的变化,或称热诱导相分离法、热致相分离法等)、与聚合物辅助法等方法制备多孔聚合物涂层;
除了上述利用刮涂法将共混溶液涂覆在Daramic膜基底上外,还可以采用喷涂的方法;
步骤(1)和步骤(3)中所述的非水溶性有机高分子树脂的类型和质量浓度可以相同也可以不同;步骤(2)和步骤(4)所述的多孔聚合物涂层的厚度、孔径和孔隙率可以相同也可以不同;步骤(2)和步骤(4)所述的多孔聚合物涂层的制备方法可以相同也可以不同;步骤(2)和步骤(4)所述的将共混溶液涂敷在基底上的方法可以相同也可以不同;步骤(2)和步骤(4)所述的非溶剂可以相同也可以不同;
所述Daramic复合离子传导膜应用于液流电池中,特别适合应用于溴基液流电池中,所述溴基液流电池包括锌/溴液流电池、氢/溴液流电池,锂/溴液流电池、醌/溴液流电池、镁/溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池、或钒/溴液流电池,但也并不局限于这几种溴基液流电池。
本发明的有益结果:
1、原创性高,制备出以Daramic膜为基底,涂覆多孔聚合物涂层的复合离子传导膜,并首次应用于液流电池领域中,既提高了其离子选择性,同时又保持了良好的离子传导性,基底本身具有的优异的抗氧化性,显著提高了膜的化学稳定性,使其具有综合性能优异的电池性能和长期的循环稳定性。
2、Daramic膜基底稳定性高,成本低,可以商业化购买。多孔聚合物涂层的孔结构和厚度可调,使得Daramic复合离子传导膜的离子选择性和离子传导率可调。
3、Daramic复合离子传导膜的机械强度高、成本低、效率高、稳定性好;
4、制膜工艺简单可控,适于大规模生产;
5、可根据液流电池的需要,调节Daramic复合离子传导膜多孔聚合物涂层的离子传导率和离子选择性;
6、本发明拓宽了液流电池离子传导膜的选择范围。本发明通过在Daramic膜表面涂覆聚合物涂层来提高Daramic膜的选择性,涂层具有多孔结构,其优良的离子传导能力使得复合离子传导膜在选择性提高的同时可以保持其具有高的传导率,应用于锌溴液流电池兼具有较高的电压效率和库伦效率。
附图说明
图1Daramic复合离子传导膜的循环稳定性图。
具体实施方式
本发明所制Daramic复合离子传导膜可应用于溴基液流电池、锌基液流电池等领域。以下的实施例是对本发明的进一步说明,并不是限制本发明的范围。
实施例1
先将聚偏氟乙烯(PVDF)溶解在有机溶剂DMAc中,在25℃下充分搅拌48h制成均匀的共混溶液;其中PVDF的质量浓度为10%;然后将所制备的PVDF溶液均匀涂覆在Daramic膜基底上,浸没于50℃的非溶剂(水)中2h,制备得到在Daramic膜基底(厚度:200μm,孔隙率:60%,孔径分布范围:0.1-100nm,以下实施例和对比例中所利用的Daramic膜均采用此参数)一侧涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,多孔PVDF涂层的厚度为5μm。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表1所示,其与Daramic膜基底的面电阻相似,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有与Daramic膜基底相似的离子传导率;所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表1所示,明显低于Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底的离子选择性。因此,在Daramic膜基底一侧涂覆多孔PVDF涂层既可以大大提高Daramic膜基底的离子选择性,又可以保持与Daramic膜基底相似的离子传导率。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为98.89%,明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率(94.11%);电压效率为78.63%,与Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率相似(78.52%);能量效率为77.75%,明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(73.90%)(表3),说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底的锌溴液流电池性能。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性(图1)。
实施例2
按照上述实施例1所述方法配置制聚合物溶液,制备Daramic复合离子传导膜,与其不同之处在于PVDF的质量浓度为20%(表1)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表1所示,其高于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明PVDF质量浓度的提高使所制备的Daramic复合离子传导膜的阻抗升高,离子传导率下降(表6)。这是因为聚合物浓度越高,所制备的多孔聚合物涂层的孔径越小、孔隙率越低,离子传输受到的阻力越大,导致膜的阻抗升高。所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表1所示,低于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为98.93%,略高于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库伦效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为78.54%,略低于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的电压效率,略高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为77.70%,略低于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的能量效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率。说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能明显优于Daramic膜基底在锌溴液流电池中的性能,但略微劣于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
实施例3
按照上述实施例1所述方法配置制聚合物溶液,制备Daramic复合离子传导膜,与其不同之处在于多孔PVDF涂层的厚度为40μm(表1)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表1所示,高于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明多孔PVDF涂层厚度的提高使所制备的Daramic复合离子传导膜的阻抗升高,这是因为所制备的多孔聚合物涂层的厚度越大,离子传输所受的阻力越高(表6)。但是所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻与实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻相差不大,说明所制备的Daramic复合离子传导膜也可以具有与实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底相似的离子传导率;所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表1所示,低于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性
利用本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为98.96%,略高于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库伦效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为78.32%,低于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为77.51%,低于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的能量效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率。说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能明显优于Daramic膜基底在锌溴液流电池中的性能,但劣于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
实施例4
按照上述实施例1所述方法配置制聚合物溶液,制备Daramic复合离子传导膜,与其不同之处在于PVDF的质量浓度为20%,多孔PVDF涂层的厚度为40μm(表1)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表1所示,高于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,这是因为PVDF质量浓度的提高和和多孔PVDF涂层厚度的提高使所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传输阻力升高(表6)。所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表1所示,低于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性
利用本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为98.99%,高于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库伦效率,并明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为78.30%,低于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为77.51%,低于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的能量效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率。说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能明显优于Daramic膜基底在锌溴液流电池中的性能,但略微劣于实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例1所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
实施例5
先将PVDF溶解在有机溶剂DMAc中,在25℃下充分搅拌48h制成均匀的共混溶液;其中PVDF的质量浓度为10%;然后将所制备的PVDF溶液均匀涂覆在Daramic膜基底上,浸没于50℃的非溶剂(水)中2h,制备得到Daramic膜基底一侧涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,多孔PVDF涂层的厚度为5μm(表2)。
以所制备的Daramic膜基底一侧涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜为基底,按上述方法在其另一侧涂覆一层多孔PVDF涂层,其中PVDF的质量浓度为10%,多孔PVDF涂层的厚度为5μm(表2),最终制备得到Daramic膜基底两侧涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,其高于Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率低于Daramic膜基底的面电阻;所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,明显低于Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.03%,明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率(94.11%);电压效率为78.20%,低于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率(78.52%);能量效率为77.44%,明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(73.90%)(表3),说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底的锌溴液流电池性能。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
实施例6
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为10%,厚度为40μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率相对较低;所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.05%,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为78.04%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为77.30%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜所组装的锌溴液流电池的能量效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表3),说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底,但劣于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜的锌溴液流电池性能。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
实施例7
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为40μm/PVDF的质量浓度为10%,厚度为50μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率相对较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.06%,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为77.11%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为76.38%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜所组装的锌溴液流电池的能量效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表3),说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底,但劣于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜的锌溴液流电池性能。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
实施例8
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为10μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率相对较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.03%,与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜所组装的锌溴液流电池的库伦效率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为78.16%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为77.40%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的能量效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表3),说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底,但劣于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜的锌溴液流电池性能(表6)。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性(表6)。
实施例9
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为40μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率相对较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.05%,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为78.01%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为77.27%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜所组装的锌溴液流电池的能量效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表3),说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底,但劣于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜的锌溴液流电池性能(表6)。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
实施例10
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为40μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为40μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率相对较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.07%,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为77.06%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为76.34%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜所组装的锌溴液流电池的能量效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表3),说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底,但劣于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜的锌溴液流电池性能(表6)。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
实施例11
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为20%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为5μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率相对较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.03%,与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜所组装的锌溴液流电池的库伦效率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为78.14%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为77.38%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的能量效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表3),说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底,但劣于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜的锌溴液流电池性能(表6)。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
实施例12
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为20%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为40μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率相对较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.05%,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为78.00%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为77.26%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的能量效率,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表3),说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底,但劣于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜的锌溴液流电池性能(表6)。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
实施例13
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为20%,厚度为40μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为40μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率相对较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.11%,高于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为76.89%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为76.21%,低于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的能量效率,但高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表3),说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于Daramic膜基底,但劣于实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜的锌溴液流电池性能(表6)。100个循环内,所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为98%,与实施例5所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率相等,但明显高于Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(78%,表3)。且所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池可以连续稳定运行300个循环以上,性能没有明显衰减,显示出优异的稳定性。
对比例1
按照上述实施例1所述方法配置制聚合物溶液,制备Daramic复合离子传导膜,与其不同之处在于PVDF的质量浓度为30%(表1)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表1所示,明显高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率低,这是因为PVDF的质量浓度太高,导致所制备的多孔PVDF涂层的孔径太小,孔隙率太低,对离子传输施加的阻力太大(表6)。所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表1所示,低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.38%,高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为72.88%,低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为72.43%,低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率。说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能劣于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底在锌溴液流电池中的性能(表6)。
对比例2
按照上述实施例1所述方法配置制聚合物溶液制备Daramic复合离子传导膜,与其不同之处在于多孔PVDF涂层的厚度为120μm(表1)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表1所示,明显高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率低,这是因为所制备的多孔PVDF涂层的厚度太大,对离子传输施加的阻力太大(表6)。所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表1所示,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例3
按照上述实施例1所述方法配置制聚合物溶液制备Daramic复合离子传导膜,与其不同之处在于PVDF的质量浓度为20%,多孔PVDF涂层的厚度为120μm(表1)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表1所示,远高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率低,这是因为过高的PVDF质量浓度和过厚的多孔PVDF涂层使所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传输阻力过高(表6)。所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表1所示,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例4
按照上述实施例1所述方法配置制聚合物溶液制备Daramic复合离子传导膜,与其不同之处在于PVDF的质量浓度为30%,多孔PVDF涂层的厚度为40μm(表1)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表1所示,明显高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表1所示,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为99.45%,高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为71.04%,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为71.43%,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率。说明本实施例所制备的Daramic复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能劣于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底在锌溴液流电池中的性能(表6)。
对比例5
按照上述实施例1所述方法配置制聚合物溶液,制备Daramic复合离子传导膜,与其不同之处在于PVDF的质量浓度为30%,多孔PVDF涂层的厚度为120μm(表1)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表1所示,远高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率低(表6)。所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表1所示,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例6
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为12%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例7
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为40μm/PVDF的质量浓度为10%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例8
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为110μm;PVDF的质量浓度为10%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例9
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例10
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为40μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例11
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为120μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例12
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为20%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例13
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为20%,厚度为40μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例14
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为20%,厚度为120μm/PVDF的质量浓度为20%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例15
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为30%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为30%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例16
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为30%,厚度为40μm/PVDF的质量浓度为30%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例17
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为30%,厚度为120μm/PVDF的质量浓度为30%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表2所示,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例18
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为30%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例19
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为40μm/PVDF的质量浓度为30%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例20
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为120μm/PVDF的质量浓度为30%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例21
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为20%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为30%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例22
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为20%,厚度为40μm/PVDF的质量浓度为30%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例23
按照上述实施例5所述方法制备Daramic膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为20%,厚度为120μm/PVDF的质量浓度为30%,厚度为120μm(表2)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表2所示,远高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率较低(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,远低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例24
按照上述实施例1所述方法配置制聚合物溶液,然后将所制备的PVDF溶液均匀涂覆在Nafion 115膜(厚度:125μm,孔隙率为0%,孔径为0nm,以下对比例所利用的Nafion115均采用此参数)基底上,浸没于25-50℃的非溶剂(水)中0.5h以上,制备得到在Nafion 115膜基底一侧涂覆多孔PVDF涂层的Nafion 115复合离子传导膜,多孔PVDF涂层的厚度为5μm(表4)。
将制成的Nafion 115复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Nafion 115膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Nafion 115复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Nafion 115膜基底的面电阻,表明以Nafion 115膜为基底所制备的Nafion 115复合离子传导膜的离子传导率劣于以Daramic膜为基底所制备Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底的离子传导率(表6)。所制备的Nafion 115复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Nafion 115膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Nafion 115复合离子传导膜具有劣于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Nafion 115膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Nafion 115复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本实施例所制备的Nafion 115复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为85.64%,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为73.57%,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为63.00%,明显低于低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表5)。说明本实施例所制备的Nafion 115复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能明显劣于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底在锌溴液流电池中的性能(表6)。100个循环内,所制备的Nafion 115复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为53%,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(表5)。
对比例25
按照上述实施例5所述方法配置制聚合物溶液,然后以Nafion 115膜为基底制备得到Nafion 115膜基底两侧均涂覆多孔PVDF涂层的Nafion 115复合离子传导膜,两侧多孔PVDF涂层的制备参数分别为:PVDF的质量浓度为10%,厚度为5μm/PVDF的质量浓度为10%,厚度为5μm(表4)。
将制成的Nafion 115复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Nafion 115膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Nafion 115复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Nafion 115膜基底的面电阻,表明以Nafion 115膜为基底所制备的Nafion 115复合离子传导膜的离子传导率劣于以Daramic膜为基底所制备Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底的离子传导率(表6)。所制备的Nafion 115复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Nafion 115膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Nafion 115复合离子传导膜具有劣于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Nafion 115膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Nafion 115复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本实施例所制备的Nafion 115复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为88.72%,明显低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为72.09%,明显低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为63.96%,明显低于低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表5)。说明本实施例所制备的Nafion 115复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能明显劣于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底在锌溴液流电池中的性能(表6)。100个循环内,所制备的Nafion 115复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为61%,明显低于低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜以及Nafion 115膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(表5)。
对比例26
先将PVDF溶解在有机溶剂DMAc中,在25℃下充分搅拌48h制成均匀的共混溶液;其中PVDF的质量浓度为10%;然后将所制备的PVDF溶液均匀涂覆在洁净干燥的玻璃板上,浸没于25-50℃的非溶剂(水)中0.5h以上,制备得到多孔PVDF膜,多孔PVDF膜的厚度为120μm(表4)。
将制成的多孔PVDF膜进行性能测试,并与实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的多孔PVDF膜的面电阻如表4所示,其低于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的多孔PVDF膜的离子传导率优于以Daramic膜为基底所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。所制备的多孔PVDF膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,高于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的多孔PVDF膜具有劣于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的多孔PVDF膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本实施例所制备的多孔PVDF膜组装在锌溴液流电池运行过程中被刺穿,使电池极化剧烈升高,电池容量急剧下降,说明本对比例所制备的多孔PVDF膜无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例27
按照上述对比例26所述方法制备多孔PVDF膜,不同的是多孔PVDF膜的厚度为200μm(表4)。
将制成的多孔PVDF膜进行性能测试,并与实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的多孔PVDF膜的面电阻如表4所示,其低于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的多孔PVDF膜的离子传导率优于以Daramic膜为基底所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。所制备的多孔PVDF膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,高于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的多孔PVDF膜具有劣于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的多孔PVDF膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的多孔PVDF膜组装在锌溴液流电池运行过程中被刺穿,使电池极化剧烈升高,电池容量急剧下降,说明本对比例所制备的多孔PVDF膜无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例28
按照上述对比例26所述方法制备多孔PVDF膜,不同的是多孔PVDF膜的厚度为200μm(表4)。然后按照上述实施例1所述方法配置制聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)聚合物溶液,然后将所制备的PVDF-HFP溶液均匀涂覆在所制备的多孔PVDF膜基底上,浸没于25-50℃的非溶剂(水)中0.5h以上,制备得到在多孔PVDF膜基底一侧涂覆多孔PVDF-HFP涂层的PVDF复合离子传导膜,多孔PVDF-HFP涂层的制备参数为:PVDF-HFP的质量浓度为10%,厚度为5μm(表4)。
将制成的PVDF复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的PVDF复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其明显高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的PVDF复合离子传导膜的离子传导率明显劣于以Daramic膜为基底所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。所制备的PVDF复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的PVDF复合离子传导膜具有优于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的PVDF复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的PVDF复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的PVDF复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例29
按照上述对比例28所述方法制备多孔PVDF膜(表4)。然后按照上述实施例5所述方法制备得到多孔PVDF膜基底两侧均涂覆多孔涂层的PVDF复合离子传导膜。所不同的是多孔聚合物涂层的材料为PVDF-HFP,两侧多孔PVDF-HFP涂层的制备参数分别为:PVDF-HFP的质量浓度为10%,厚度为5μm/PVDF-HFP的质量浓度为10%,厚度为5μm(表4)。
将制成的PVDF复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的PVDF复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其明显高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的PVDF复合离子传导膜的离子传导率明显劣于以Daramic膜为基底所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。所制备的PVDF复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的PVDF复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的PVDF复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的PVDF复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的PVDF复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例30
按照上述对比例27所述方法制备多孔PVDF膜(表4)。然后将Daramic膜和所制备的多孔PVDF膜叠加,将其应用于锌溴液流电池(表4)。
对叠加的两层膜进行性能测试,并与实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。叠加的两层膜的面电阻如表4所示,其明显高于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明叠加的两层膜的离子传导率明显劣于以Daramic膜为基底所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。叠加的两层膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,低于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明叠加的两层膜具有优于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用Daramic膜和多孔PVDF膜的叠加膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。Daramic膜和多孔PVDF膜的叠加膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例中Daramic膜和多孔PVDF膜的叠加的两层膜离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例31
以Daramic膜为基底,采用原子力沉积的方法将二氧化硅沉积在Daramic膜基底的孔壁上,所制备的Daramic/SiO2复合离子传导膜的厚度为200μm,孔隙率为20%,孔径分布范围为0.5-5nm。
将制成的Daramic/SiO2复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic/SiO2复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其明显高于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic/SiO2复合离子传导膜的离子传导率明显劣于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。所制备的Daramic/SiO2复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,低于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic/SiO2复合离子传导膜具有优于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic/SiO2复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic/SiO2复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic/SiO2复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例32
按照上述实施例1所述方法配置制PVDF溶液,将Daramic膜基底浸泡在PVDF溶液中0.5h以上,刮平Daramic膜基底两侧表面的PVDF溶液,浸没于25-50℃的非溶剂(水)中0.5h以上,制备得到Daramic/PVDF复合离子传导膜,复合离子传导膜的厚度为250μm(表4)。
将制成的Daramic/PVDF复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其明显高于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的离子传导率明显劣于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。这是因为通过浸涂的方法在Daramic膜表面和内部孔壁均涂覆多孔聚合物涂层会严重堵塞Daramic膜的孔结构,会使Daramic膜的孔隙率太低,孔径太小,是的膜阻抗升高(表6)。所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,低于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜具有优于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例33
按照上述实施例1所述方法配置制PVDF溶液,将Daramic膜基底浸泡在PVDF溶液中0.5h以上,刮平Daramic膜基底两侧表面的PVDF溶液,然后置于50℃下4h以上以烘干溶剂,制得Daramic/PVDF复合离子传导膜,其厚度为250μm(表4)。
将制成的Daramic/PVDF复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其明显高于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的离子传导率明显劣于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,低于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜具有优于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例34
按照上述实施例1所述方法配置制PVDF溶液,然后将所制备的PVDF溶液均匀涂覆在Daramic膜基底上后,将其置于50℃下4h以上以烘干溶剂,最后将其置于水中制得Daramic/PVDF复合离子传导膜,PVDF涂层的厚度为5μm(表4)。
将制成的Daramic/PVDF复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其明显高于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的离子传导率明显劣于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,明显低于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜具有优于实施例1-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic/PVDF复合离子传导膜组装的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例35
按照上述对比例33所述方法制备得到Daramic/Nafion 115复合离子传导膜,Nafion 115涂层的质量分数为10%,厚度为5μm(表4)。
将制成的Daramic/Nafion 115复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic/Nafion 115复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Nafion 115膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic/Nafion 115复合离子传导膜的离子传导率劣于实施例1-4所制备Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。所制备的Daramic/Nafion 115复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic/Nafion 115复合离子传导膜具有劣于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic/Nafion 115复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic/Nafion 115复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的库仑效率为86.54%,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及的Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的库伦效率;电压效率为72.88%,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及的Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的电压效率;能量效率为63.07%,明显低于低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及的Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的能量效率(表5)。说明本对比例所制备的的Daramic/Nafion 115复合离子传导膜在锌溴液流电池中的性能明显劣于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底在锌溴液流电池中的性能(表6)。100个循环内,所制备的Daramic/Nafion 115复合离子传导膜组装的锌溴液流电池的容量保持率为58%,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及的Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的容量保持率(表5)。
对比例36
按照上述对比例33所述方法制备Daramic/Nafion 115复合离子传导膜。然后以所制备的Daramic/Nafion 115复合离子传导膜为基底,在其另一侧涂覆Nafion 115聚合物溶液,将其置于50℃下4h以上以烘干溶剂,最后将其置于水中制得Daramic膜两侧涂覆Nafion115涂层的Daramic复合离子传导膜,两侧Nafion 115涂层的制备参数分别为:Nafion 115的质量浓度为10%,厚度为5μm/Nafion115的质量浓度为10%,厚度为5μm(表4)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其明显高于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率明显劣于以Daramic膜为基底所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率如表4所示,低于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例5-13所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例37
先将聚醚砜(PES)和造孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解在有机溶剂DMAc中,在25℃下充分搅拌48h制成均匀的共混溶液;其中PES的质量浓度为25%,PVP的质量浓度为10%;然后将所制备的PES/PVP溶液均匀涂覆在Daramic膜基底上,浸没于25-50℃的非溶剂(水)中0.5h以上以使造孔剂PVP完全溶解和DMAc与非溶剂完全交换,最终制备得到在Daramic膜基底一侧涂覆多孔PES涂层的Daramic复合离子传导膜,多孔PES涂层的厚度为5μm(表4)。
将制成的Daramic复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其明显高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率明显劣于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6);所制备的Daramic复合离子传导膜的溴离子(Br-)极低,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic复合离子传导膜具有优于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
对比例38
先PES和造孔剂PVP溶解在有机溶剂DMAc中,在25℃下充分搅拌48h制成均匀的共混溶液;其中PES的质量浓度为25%,PVP的质量浓度为10%;然后将所制备的PES/PVP溶液均匀涂覆在Daramic膜基底上,将其置于50℃下4h以上以烘干溶剂,最后将其置于水中制得Daramic膜一侧涂覆PES涂层的Daramic/PES复合离子传导膜,PES涂层的厚度为5μm(表4)。
将制成的Daramic/PES复合离子传导膜进行性能测试,并与实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的性能进行对比,本发明以锌溴液流电池为例。所制备的Daramic/PES复合离子传导膜的面电阻如表4所示,其明显高于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的面电阻,表明所制备的Daramic/PES复合离子传导膜的离子传导率明显劣于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜以及Daramic膜基底的离子传导率(表6)。所制备的Daramic/PES复合离子传导膜的溴离子(Br-)透过率几乎为0,明显低于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的溴离子透过率,表明所制备的Daramic/PES复合离子传导膜具有优于实施例1-4所制备的Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底的离子选择性。
利用本对比例所制备的Daramic/PES复合离子传导膜组装锌溴液流电池,其中催化层为活性炭毡,双极板为石墨板,膜有效面积为36cm2,电流密度为40mA cm-2,电解液组成为:2mol/L溴化锌+3mol/L氯化钾+0.8mol/L溴化N,N-甲基乙基吡咯烷(络合剂)。充电过程采用恒容充电模式,充电时间为1h;放电过程采用电压截止模式,截止电压为0.8V。本对比例所制备的Daramic/PES复合离子传导膜组装的锌溴液流电池因为阻抗太大无法运行,说明本对比例所制备的Daramic/PES复合离子传导膜的离子传导率太低,无法应用于锌溴液流电池(表6)。
表1当多孔聚合物涂层涂覆在Daramic膜基底一侧时,Daramic复合离子传导膜和Daramic基膜的性能对比
表2当多孔聚合物涂层涂覆在Daramic膜基底两侧时,Daramic复合离子传导膜和Daramic基膜的性能对比
表3 Daramic复合离子传导膜和Daramic膜基底组装的锌溴液流电池的性能对比
说明:---表示电池无法正常运行,无性能数据。
表4不以Daramic膜为基底制备的复合离子传导膜和其他类型膜材料的性能对比
说明:---表示电池无法正常运行,无性能数据。
表5不以Daramic膜为基底制备的复合离子传导膜和其他类型膜材料组装的锌溴液流电池的性能对比
说明:---表示电池无法正常运行,无性能数据。
表6实施例和对比例结论的总结
Claims (8)
1.一种Daramic复合离子传导膜的制备方法,其特征在于:所述的Daramic复合离子传导膜由Daramic膜基底及基底一侧或二侧表面涂敷的多孔聚合物涂层而成;所述的Daramic复合离子传导膜是将非水溶性有机高分子树脂溶于有机溶剂中,涂敷在Daramic膜基底表面上,利用相转化法制备而成;所述Daramic复合离子传导膜采用如下步骤制备:
(1)将非水溶性有机高分子树脂溶解在有机溶剂中,在温度为10-40℃下充分搅拌1-120 h制成共混溶液;其中非水溶性有机高分子树脂的质量浓度为1-25%之间;
(2)A、将步骤(1)制备的共混溶液倾倒在Daramic膜基底上,利用刮刀在Daramic基底上刮涂一层共混溶液,然后在20-80 ℃温度下浸没于非溶剂异丙醇和/或乙醇之中固化成多孔聚合物涂层;涂层的厚度在1-100 μm之间;在非溶剂中浸没的时间不少2 h;然后将所得到的膜浸于水中,温度10-80℃,时间1 h以上,制得在Daramic膜基底一侧涂覆多孔聚合物涂层的Daramic复合离子传导膜;
或B,将步骤(1)制备的共混溶液倾倒在Daramic膜基底上,利用刮刀在Daramic基底上刮涂一层共混溶液,然后在20-80℃温度下浸没于非溶剂水中固化成多孔聚合物涂层;涂层的厚度在1-100 μm之间;在水中浸没的时间不少1h,制得在Daramic膜基底一侧涂覆多孔聚合物涂层的Daramic复合离子传导膜;
或者,(3)、将一侧涂覆多孔聚合物涂层的Daramic复合离子传导膜作为基底,重复上述步骤(1)和(2)的过程,于远离多孔聚合物涂层的Daramic膜基底的另一侧涂覆多孔聚合物涂层,制得在Daramic膜基底两侧涂覆多孔聚合物涂层的Daramic复合离子传导膜。
2.根据权利要求1所述的复合离子传导膜的制备方法,其特征在于:
Daramic复合离子传导膜的基底为Daramic膜,其厚度位于175-1000 um之间,孔隙率为50%-66%,孔径分布范围为0.001-500 nm。
3.根据权利要求1或2所述的复合离子传导膜的制备方法,其特征在于:多孔聚合物涂层的聚合物材料为非水溶性有机高分子树脂,所述非水可溶性有机高分子树脂为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、氯化聚氯乙烯、聚氯乙烯、聚醚砜、聚醚酮类、聚砜、聚丙烯腈和聚四氟乙烯中的一种或二种以上。
4.根据权利要求1或2所述的复合离子传导膜的制备方法,其特征在于:所述的聚合物涂层具有多孔结构,孔径在0.001-10 nm之间,孔隙率在40-90%之间,涂层的厚度在1-100 μm之间。
5.根据权利要求1所述的复合离子传导膜的制备方法,其特征在于:所述有机溶剂为DMAC、NMP、DMF中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的复合离子传导膜的制备方法,其特征在于:于Daramic膜基底二侧涂覆多孔聚合物涂层的过程中,涂覆一侧多孔聚合物涂层与涂覆另一侧多孔聚合物涂层时,所采用的非水溶性有机高分子树脂的类型和质量浓度相同或不同,所采用的多孔聚合物涂层的厚度、孔径和孔隙率相同或不同,所采用的将共混溶液涂敷在基底上的方法相同或不同,所采用的非溶剂相同或不同。
7.一种权利要求1-4任一所述的复合离子传导膜的制备方法制备的Daramic复合离子传导膜在液流电池中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于:液流电池包括锌/溴液流电池、氢/溴液流电池、锂/溴液流电池、醌/溴液流电池、镁/溴液流电池、多硫化钠/溴液流电池或钒/溴液流电池。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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