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全氟磺酸膜
04/18/2022

全氟磺酸膜在钒电池中的应用

作为水性氧化还原液流电池,全钒氧化还原液流电池(VRFB)是最有希望用用于于大规模存储应用的电化学储能系统之一。作为VRFB的关键部件,离子交换膜对液流电池性能有着至关重要的作用。旭能瀚源研发的全氟磺酸膜以其出色的机械性能,良好离子导电性和化学稳定性,广泛应用于全钒液流电池行业。

钒电池离子交换膜的种类

钒电池用离子交换膜按活性基团来分可以分为阳离子交换膜和阴离子交换膜,常见杜邦的Nafion膜就属于阳离子交换膜,阴离子交换膜常见的SEI膜,效率很高但价格较贵,使用寿命较短。按照含氟的状况又可以分为全氟磺酸膜,半氟磺酸膜以及非氟磺酸膜。一般采用已经广泛应用于氯碱行业的全氟磺酸膜以保证其稳定性和长寿命。

钒电池对离子交换膜的要求

1)物理化学性能。包括膜材料本身的机械强度,对钒电解液的耐腐蚀性和耐氧化性能,对循环寿命具有重要影响。

2)离子交换能力。离子交换容量IEC是重要指标,一般来说IEC越高的离子交换膜,电导率越高。此外膜面电阻也是电导率的重要表征,并直接影响VRFB的内阻。更高的离子透过率,较小的膜电阻,才能有利于钒电池的效率及性能优化。

3)较低的钒离子透过率。阻钒性能是离子交换膜阻止钒离子在膜中的渗透性能。阻钒性在很大程度上决定了VRFB的电流效率。此外离子交换膜对电解液的吸附也体现了膜对钒离子的阻隔能力,吸附量越少阻钒性能就越好,有利于电池的装配和稳定运行。

4)厚度的选择。交换膜厚度过小,会降低膜的机械性能和阻钒性能,影响液流电池的长期稳定运行。反之,较厚的膜装配的电池,会使电池的内阻增大,带来电压效率和电能的损失。此外膜厚的不均匀也会导致膜面电流通过的不均匀。因此选用均匀且合适厚度的离子交换膜非常重要。

全氟磺酸膜在钒电池行业的应用

目前市场上很多用于水处理的离子交换膜,由于电阻太大或者化学稳定性差的原因,很难胜任钒电池的工业化发展。全氟磺酸膜已经成为应用最为广泛的离子交换膜,被国内外钒电池厂商所接受。国外厂商主要有杜邦公司的Nafion膜,由于钒离子渗透率高和价格昂贵的原因,限制了全钒液流电池的商业化普及。

我司专门针对钒电池研发的高钒阻隔交换膜采用高品质全氟磺酸离子交换树脂为原料,配合全新流延工艺制造,在流延过程中加入阻钒树脂材料,大大减少钒渗透性的同时保持电导率小幅下降。具有强度大,导电率高,化学性能稳定等优势,广泛应用于钒电池等液流电池、燃料电池等领域。

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