全钒液流电池用磺化聚酰亚胺隔膜材料

本书系统介绍全钒液流电池隔膜材料概述，全钒液流电池隔膜材料的研究方法，含亚氨基支化磺化聚酰亚胺（I-bSPI）、共价交联型多氟磺化聚酰亚胺（PFSPI-PAA）、含冠醚支化磺化聚酰亚胺（ce-bSPI）、多氟甲基稳定型支化磺化聚酰亚胺（SPI-B）等隔膜材料的设计、制备及其在全钒液流电池中的应用等。通过开发高性价比芳香型分离膜材料，来有效地提升全钒液流电池的效率、使用寿命及技术经济性，进而为促进全钒液流电池储能系统产业的发展及钒资源在储能领域的综合应用提供有益参考。

前言
第1章 全钒液流电池隔膜材料概述1
1.1 全钒液流电池概述1
1.2 全氟磺酸隔膜材料概述5
1.3 芳香高分子隔膜材料概述6
1.3.1 磺化聚醚醚酮隔膜材料6
1.3.2 磺化聚砜隔膜材料7
1.3.3 磺化聚苯并咪唑隔膜材料8
1.3.4 磺化聚酰亚胺隔膜材料9
参考文献10
第2章 全钒液流电池隔膜材料研究方法14
2.1 单体及隔膜材料的化学结构表征14
2.2 隔膜材料的形貌表征15
2.3 隔膜材料的机械和热性能表征16
2.4 隔膜材料的理化性能表征16
2.4.1 吸水率、溶胀率和离子交换容量表征16
2.4.2 钒离子渗透率、面电阻、化学稳定性表征和质子选择性计算17
2.5 隔膜材料的全钒液流单电池性能表征19
参考文献20
第3章 含亚氨基支化磺化聚酰亚胺隔膜材料在全钒液流电池中的应用21
3.1 TAPI单体的合成与I-bSPI隔膜的制备21
3.1.1 TAPI单体的合成21
3.1.2 I-bSPI隔膜的制备22
3.2 TAPI单体与I-bSPI隔膜的表征与分析23
3.2.1 TAPI的FTIR和1H NMR分析23
3.2.2 I-bSPI隔膜的ATR-FTIR和1H NMR分析25
3.2.3 吸水率、溶胀率和离子交换容量分析26
3.2.4 钒离子渗透率、面电阻和质子选择性分析27
3.2.5 化学稳定性分析28
3.2.6 VFB性能分析29
3.2.7 循环稳定性和形貌分析30
3.3 本章小结31
参考文献31
第4章 共价交联型多氟磺化聚酰亚胺隔膜材料在全钒液流电池中的应用34
4.1 PFSPI高分子的合成和PFSPI-PAA隔膜的制备34
4.1.1 PFSPI高分子的合成34
4.1.2 PFSPI-PAA隔膜的制备35
4.2 PFSPI-PAA隔膜材料的表征与分析36
4.2.1 ATR-FTIR和1H NMR分析36
4.2.2 形貌分析38
4.2.3 理化性能分析39
4.2.4 化学稳定性分析41
4.2.5 VFB性能分析42
4.3 本章小结44
参考文献45
第5章 含冠醚空腔结构支化磺化聚酰亚胺隔膜材料在全钒液流电池中的应用48
5.1 DABC单体的合成和ce-bSPI隔膜材料的制备48
5.1.1 DABC单体的合成48
5.1.2 ce-bSPI隔膜材料的制备49
5.2 DABC单体和ce-bSPI隔膜材料的表征与分析50
5.2.1 FTIR、ATR-FTIR和1H NMR分析50
5.2.2 理化性能分析51
5.2.3 VFB性能分析54
5.2.4 稳定性分析56
5.3 本章小结58
参考文献58
第6章 多氟甲基稳定型支化磺化聚酰亚胺隔膜材料在全钒液流电池中的应用62
6.1 FAPOB单体的合成和SPI-B隔膜材料的制备62
6.1.1 FAPOB单体的合成62
6.1.2 SPI-B隔膜材料的制备63
6.2 FAPOB单体与SPI-B隔膜材料的表征与分析64
6.2.1 FAPOB的FTIR和1H NMR分析64
6.2.2 SPI-B隔膜材料的ATR-FTIR、1H NMR和XPS分析65
6.2.3 吸水率、溶胀率、离子交换容量和孔隙率分析66
6.2.4 钒离子渗透率、面电阻和质子选择性分析67
6.2.5 化学稳定性和机械性能分析68
6.2.6 VFB性能分析69
6.3 本章小结72
参考文献72
第7章 交联-支化磺化聚酰亚胺隔膜材料在全钒液流电池中的应用77
7.1 BTA单体的合成与sc-bSPI隔膜材料的制备77
7.1.1 BTA单体的合成77
7.1.2 sc-bSPI隔膜材料的制备78
7.2 BTA单体与sc-bSPI隔膜材料的表征与分析79
7.2.1 BTA单体的ATR-FTIR、1H NMR和14C NMR分析79
7.2.2 sc-bSPI隔膜材料的ATR-FTIR和1H NMR分析80
7.2.3 吸水率、溶胀率及离子交换容量分析82
7.2.4 热性能和机械性能分析83
7.2.5 钒离子渗透率、面电阻和质子选择性分析84
7.2.6 化学稳定性分析86
7.2.7 VFB性能分析87
7.2.8 形貌分析90
7.3 本章小结91
参考文献91
第8章 磺化聚酰亚胺隔膜材料在全钒液流电池中的降解机理研究94
8.1 磺化聚酰亚胺隔膜材料的制备94
8.1.1 线型磺化聚酰亚胺隔膜的制备94
8.1.2 支化磺化聚酰亚胺隔膜材料的制备96
8.1.3 磺化聚酰亚胺隔膜材料的原位降解实验97
8.1.4 磺化聚酰亚胺隔膜材料的非原位降解实验97
8.1.5 理论计算98
8.2 线型磺化聚酰亚胺隔膜材料的降解行为分析99
8.2.1 I-SPI隔膜的VFB性能演变99
8.2.2 I-SPI隔膜原位降解形貌分析99
8.2.3 I-SPI隔膜的化学结构变化分析101
8.2.4 I-SPI隔膜非原位降解形貌分析103
8.2.5 I-SPI隔膜在不同浸泡液中生成V(Ⅳ)浓度分析105
8.2.6 I-SPI隔膜的机械性能分析105
8.2.7 I-SPI膜和I-SPI(P3)-H低聚物的降解产物结构分析106
8.3 支化磺化聚酰亚胺隔膜材料的降解行为分析110
8.3.1 b-SPI隔膜的化学结构分析110
8.3.2 b-SPI隔膜的形貌及机械性能分析111
8.3.3 b-SPI隔膜的化学稳定性与离子交换容量分析113
8.3.4 b-SPI隔膜的理论计算分析114
8.3.5 b-SPI隔膜的降解机理分析115
8.4 本章小结116
参考文献117