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高性能釩液流電池隔膜及其制備技術(shù)與應(yīng)用

2023-07-19 15:50:28
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所屬領(lǐng)域:
新能源與節(jié)能環(huán)保
項目成果/簡介:

利用輻射技術(shù)研制電池的離子交換隔膜,最早從日本原子能研究所開始,出發(fā)點是代替Nafion的工藝,制備性價比更高的膜材料。電離輻射技術(shù),特別是基于電子加速器的電子束輻射加工技術(shù),不使用催化劑/引發(fā)劑,室溫操作,高效快速, 適合大量生產(chǎn)。目前輻射加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)材料的生產(chǎn),如電線、電纜、輪胎、發(fā)泡材料、熱收縮材料等行業(yè)。本項目是在早期輻射接枝技術(shù)制備離子交換膜的基礎(chǔ)上,在工藝體系中使用功能化離子液體代替含有陰陽離子一般離子交換功能基團(tuán),成功制備出具有更高耐熱、化學(xué)穩(wěn)定性、良好導(dǎo)電性、極為優(yōu)異抗釩離子滲漏的兩性離子交換膜(HUST-IL膜),并且在釩液流電池中的實際電池測試實驗中電池效率優(yōu)于Nafion系列膜。需要特別指出的是,本項目在制備工藝方面取得了重要突破,不需要一般陽離子交換膜中的磺化工藝,非常環(huán)保,并且在工藝上成功發(fā)展出替代傳統(tǒng)固液接枝反應(yīng)的工藝體系,避免了接枝反應(yīng)的復(fù)雜工藝和質(zhì)量控制問題;本項目的工藝技術(shù),使電池隔膜的輻射制備工藝從傳統(tǒng)的輻射接枝轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛浣宦?lián)工藝,通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備,與現(xiàn)有電線電纜片材的輻射交聯(lián)工藝通用,工藝簡單,極易量產(chǎn)和推廣。

【技術(shù)優(yōu)勢】

(1) 本項目所得到的HUST-IL隔膜產(chǎn)品,其釩離子滲透率比Nafion膜(Nafion115,117)降低約1200倍,導(dǎo)電率提高3倍以上,電池效率實現(xiàn)了對Nafion膜的超越;

(2) 在制備工藝方面的重要突破:不需要一般陽離子交換膜中的磺化工藝,非常環(huán)保,并且在工藝上成功發(fā)展出替代傳統(tǒng)固液接枝反應(yīng)的工藝體系,避免了接枝反應(yīng)的復(fù)雜工藝和質(zhì)量控制問題;

(3) 本項目電池隔膜的輻射制備工藝從傳統(tǒng)的輻射接枝轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛浣宦?lián)工藝,通過鋪膜和固體膜輻照即可完成制備,與現(xiàn)有電線電纜片材的輻射交聯(lián)工藝通用,工藝簡單,極易量產(chǎn)和推廣。

【技術(shù)指標(biāo)】

HUST-IL隔膜產(chǎn)品:釩離子滲透率比Nafion膜(Nafion115,117)降低約1200倍,導(dǎo)電率提高3倍以上,電池效率實現(xiàn)了對Nafion膜的超越。

效益分析:

本技術(shù)所制備的膜產(chǎn)品可以在釩液流儲能電池、氫燃料電池、其他各種電池系統(tǒng)中作為隔膜使用,同時還可以作為高性能離子交換膜用于水處理、化工分離、電解解析等各種領(lǐng)域。特別指出的是,HUST-IL膜具有極好的熱穩(wěn)定性,非常適合作為高溫體系燃料電池隔膜應(yīng)用,將來有望在燃料電池體系中推廣

技術(shù)成熟度:
已有樣品
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