离子交换膜全钒液流电池的研究

阴离子交换膜JAM-10和阳离子交换膜Nafion-117用于全钒液流电池,其物理和电化学性能的研究表明:全氟化Nafion-117膜的机械强度和化学稳定性优于JAM-10膜,且Nafion-117膜的导电性好,适合大电流充放电,但正、负极钒溶液更易于相互渗透,水的转移快,电池的库仑效率低于用JAM-10膜的电池。JAM-10膜对阳离子存在排斥效应,可有效抑制正、负极溶液的交叉污染,但水的转移减慢,电极电阻增大;JAM-10膜电池的库仑效率高,而电压效率低,大电流充放电时更明显。

PEM内水和质子扩散的分子动力学模拟

为了研究Nafion膜的微细观结构及其输运特性,本文针对目前广为采用的Nafion 117膜并基于MaterialsStudio(MS)软件平台构建了一种分子动力学计算模型,对其实施了计算,得到了不同含水量下Nafion 117膜的元胞结构,膜元胞的密度的模拟值与实验值吻合较好;同时研究了水分子和水合氢离子在膜内的扩散,水分子和水合氢离子的扩散系数随着含水量的增加而增加,和实验值变化趋势一致。分析了计算结果与文献实验值出现偏差的原因,并指出目前利用分子动力学方法对质子交换膜(PEM)进行微观研究仍不失为有力的手段。