1、化石能源的枯竭和環(huán)境惡化迫使人們?nèi)ラ_發(fā)太陽能、風能等可再生能源。然而，這些再生能源受氣候變化而具有不穩(wěn)定和不連續(xù)的特點，因而，儲能技術備受國內(nèi)外研究者的廣泛關注。與其它儲能技術相比，全釩液流氧化還原電池(VRB)由于具有綠色安全環(huán)保、快速響應、可深度充放電、容量可設計性好、能量效率高、成本低、不受地域限制等優(yōu)點被認為是最具有應用前景的儲能技術之一。作為VRB核心組件的隔膜的性能和價格是制約電池效能和大規(guī)模推廣應用的關鍵因素之一。本文圍繞

2、高離子傳導率、高選擇性、長壽命和低價格的隔膜的制備和性能方面展開研究，主要內(nèi)容如下:
　　 利用交流阻抗測試了幾種商用膜的面電阻，結果發(fā)現(xiàn)，Nafion的面電阻最小，國產(chǎn)膜中，異相膜的面電阻值明顯大于均相膜面電阻值，陽離子交換膜的面電阻值小于陰離子交換膜。VO2+滲透率和水遷移測試表明陰離子膜由于Donnan效應更利于阻釩離子，相應地，水遷移也小。電池測試表明，Nafion膜的充放電性能好，容量大;國產(chǎn)膜中，小電流密度下，陰離子

3、膜具有更好的充放電性能和更高的容量;大電流密度下，陽離子交換膜體現(xiàn)出更好的充放電性能?；瘜W穩(wěn)定性測試表明，聚苯醚類陰膜DF-a化學穩(wěn)定性較其它國產(chǎn)膜高。綜合評價，Nafion膜和DF-a膜更適用于釩電池中。
　　 采用水熱法以Ti(SO4)2和尿素為前體對Nafion膜改性，制備了Nafion/TiO2雜化膜。與Nafion膜相比，雜化膜的含水率降低，而離子交換容量(IEC)、厚度、面電阻基本不變。SEM-EDS和XRD表明雜化

4、膜中TiO2粒子分布均勻，TG測試發(fā)現(xiàn)水熱改性沒有顯著降低Nafion膜的熱穩(wěn)定性。Nafion/TiO2膜中的釩離子VO2+滲透率由改性前的2.26×10-5cm2·min-1下降到6.72×10-6 cm2·min-1。Nafion/TiO2膜組裝的單電池具有更小的自放電率(37h vs.14h)，更高庫侖效率(88.8％ vs.86.3％)，和更高的能量效率(71.5％ vs.69.6％)。
　　 利用后磺化法對PPES聚

5、合物進行了磺化，以特性粘度和磺化度為評價指標，發(fā)現(xiàn)在40℃下磺化4-6h得到的SPPES較好地滿足離子交換膜的要求，磺化后的聚合物特性粘度變大，能溶于大多數(shù)非質極性溶劑。IR、TG和DSC證實了磺化產(chǎn)物的主鏈上成功引入了-SO3H，導致了聚合物的熱性能降低(Td=300℃)和玻璃化溫度提高。與Nafion膜相比，SPPES膜具有更高的IEC;而具有較低的含水率、電解質的吸附率和質子傳導率;SPPES膜具有顯著低釩離子滲透率（1.24×1

6、0-7 vs.22.63×10-7 cm2·min-1);SPPES膜組裝的釩電池具有更高的庫侖效率和能量效率和良好的穩(wěn)定性。
　　 利用水熱法以NaWO3作為前體對SPPEK膜改性制備SPPEK/WO3雜化膜。SEM-EDS表明WO3微粒均勻分布于雜化膜內(nèi)。與SPPEK膜相比，雜化膜的釩離子的滲透率基本不變。與Nafion膜相比，雜化膜的選擇性更高(5.81×104 vs.0.22×104 min·S·cm-3)。電池測試表明

7、，SPPEK/WO3組成VRB的CE和EE(98.07％和78.60％)高于Nafion膜(92.81％和76.19％)。電池循環(huán)測試和化學穩(wěn)定性測試表明SPPEK/WO3雜化膜具有較好的化學穩(wěn)定性。
　　 利用共混法制備了SPPEK/TPA（磷鎢酸）復合膜。SEM和XRD表明復合膜中的TPA與SPPEK具有良好的相容性，膜呈均相狀態(tài)。基本性能測試表明復合膜中TPA含量增加時，復合膜離子交換容量降低，含水率增大，溶脹率降低，拉伸