全钒液流电池用多孔离子传导隔膜离子传输网络的构建及离子传输机理的研究

项目名称： 全钒液流电池用多孔离子传导隔膜离子传输网络的构建及离子传输机理的研究

项目编号： No.21476224

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 李先锋

作者单位： 中国科学院大连化学物理研究所

项目金额： 80万元

中文摘要： 隔膜是全钒液流电池（VFB）的关键部件之一。目前VFB用隔膜以全氟磺酸离子交换膜为主，尽管它电导率高、稳定性好，但离子选择性低、价格昂贵，不仅不利于电池的长期可靠运行，也严重阻碍其实用化和产业化进程。近期，申请者提出了用聚合物多孔离子传导隔膜来取代传统离子交换膜的概念，并证实了其可行性，为全钒液流电池用实用化隔膜研发开创了一条全新的思路。但多孔离子传导隔膜的性能影响因素较多,特别是电池运行条件下多孔隔膜的离子传输机理较为复杂。其中多孔膜的孔结构，孔分布，孔内电荷特性等因素，对膜材料的选择性和电化学性能有很大的影响。本项目拟采用溶剂诱导孔内层层组装的方法,在多孔隔膜内构建形态、尺寸可控的离子传输网络。通过调控离子传输网络的微观结构，电荷特性,研究多孔隔膜在液流电池环境下的离子传输机理,构建多孔隔膜的离子传输模型,为液流电池用多孔隔离子传导隔膜的研发提供理论依据和技术支持。

中文关键词： 多孔离子传导隔膜；离子传输网络；全钒液流电池；离子传输机理

英文摘要： Membrane is one of the key materials of vanadium flow battery (VFB). Nowdays perfluorinated sulfonic-acid membrane such as Nafion is the state-of-the-art VFB membrane, but its high cost and low ion selectivity hamper further commercialization of VFB. Recently we first introduced porous membranes in VFB instead of traditional ion exchange membranes, which provides a totally new way for VFB membrane design.However,there are a lot of factors affecting the final perfomance of VFB, especially the transport mechanism of ions in porous membranes and the micro structures of the membranes including the pore size, pore size distribution and the internal charge density etc. In this project, we propose to design and fabricate ions transport networks with controlled morphology and internal properties by layer-by-layer assembly of polyelectrolytes in the pores of membranes and on the surface. The target of this project is to clarify the transport behavior of ions in porous membranes, establish the transport model and further optimize the porous membrane structure for VFB.

英文关键词： Porous ions conductive membranes;ions transport network;vanadium flow battery;ions transport mechanism