液体金属

全钒液流电池电堆核心材料如何选择

发布时间:2023/10/26 12:45:18   
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电极:碳基纺织材料。电极材料通常是碳毡或石墨毡。碳毡由有机聚合物纤维毡通过预氧化和惰性气氛碳化等热处理工艺制成,而石墨毡则由碳毡在℃以上的高温下石墨化制成。这种碳纤维电极具有较大的比表面积、良好的化学稳定性和导电性,但在长期使用过程中容易被氧化和剥离。因此,需要对其进行改性,包括材料本征处理、金属化处理和氧化处理,或将其制成具有惰性聚合物基质的复合材料(但导电性会降低)。

双极板:碳塑料复合材料。碳塑复合双极板广泛应用于全钒液流反应器。碳塑复合双极板的加工性能和结构强度明显优于无孔硬质石墨板;液体阻力明显优于柔性石墨板;耐腐蚀性比普通金属双极板强得多,制造工艺简单,成本低。碳塑复合双极板的原材料包括聚合物基体和导电填料。

其中所述聚合物基质通常是惰性塑料如PE、PP和PVC或环氧树脂;导电填料分为两部分。主要导电填料主要是石墨粉末。次级导电填料可以是无定形碳,例如炭黑和碳纤维。混合后,通过模塑和注塑加工成型。导电填料在聚合物基体中形成三维导电网络,在一定程度上提高了机械强度。

隔膜:全氟磺酸树脂。全氟磺酸树脂膜是全钒流动反应器中应用最广泛的膜。

从分子结构来看,全氟磺酸树脂的主要骨架是聚四氟乙烯结构,支链末端是磺酸基的全氟乙烯醚结构。合成路线:四氟乙烯与全氟醚磺酰氟在引发剂作用下共聚,然后水解酸化。全氟磺酸树脂的合成相对困难。更大的困难在于后续处理和成膜。

关键是减少加工损耗,生产出厚度均匀、性能优异的薄膜。核心熔融挤出压延技术长期被美国杜邦公司垄断。国产薄膜容易出现“针孔”等缺陷,难以满足使用要求,因此只能依靠进口,这是全氟磺酸树脂薄膜价格高的重要原因。目前,PFS树脂的加工成型技术分为熔融挤出法、凝胶挤出法、溶液浇注法和浇铸法。近年来,我国已逐步开始推动全氟磺酸树脂薄膜的国产化替代,并取得了显著成效。



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