质子传导膜内受限空间离子扩散过程

• 作者: 宋士强 王保国 范永生 青格乐图
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 全钒液流电池 质子传导 离子扩散系数 受限空间 膜结构
• 年，卷（期）: 2013,（2）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 689-695
• 页数: 7页
• 分类号: TQ150.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.0438-1157.2013.02.038

摘要

以具有纳米尺度孔径的聚偏氟乙烯(PVDF)质子传导膜为对象,研究电解质溶液中水合离子在受限空间内的传递行为,证明使用纳米尺度多孔膜代替离子交换膜用于液流电池过程的可行性.利用渗透实验分别研究浓度场、压力场,以及不同渗透压条件下膜中离子扩散和水迁移现象,分析传质行为与膜结构和组成之间的关系.结果表明离子在纳米尺度孔径的PVDF膜中的扩散过程与溶液中类似,表观离子扩散系数不受浓度差推动力的影响；离子交换膜中的表观离子扩散系数随浓度差推动力提高而增加.在渗透压作用下,自制PVDF纳米孔膜的水迁移速率低于Nafion 117膜,水迁移带来的负面影响更小；对于H+/VO2+的离子选择系数超过300,有效透过H+而阻止VO2+,适用于全钒液流电池过程.