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王保国教授团队已研发出“纳米孔径多孔质子传导膜”
北京膜学会 / 时间:2019-07-24 10:08:37

  据科协频道微信公众平台2019年7月18日讯 现如今人们的生活几乎离不开电,夜晚需要电灯照明,办公需要电脑,聊天需要电话、游戏机休闲……可以说电力已经代表21世纪必须能源了。
  然而,传统的化石能源发电,产生大量污染物排放,引起严重环境危机。人们积极发展清洁能源发电,主要是风力发电和太阳能发电,但是大家都知道风力一会快一会慢,太阳能发电会有云彩飘过而波动,同时晚上不能用太阳能发电,如何保证电力系统的稳定呢?
  想要保障电力系统稳定,大规模的电能储备和管理控制是问题的关键。
  通过储能,可以使电网系统稳定性得到大幅度提升,对新能源电力发展和节能减排意义非凡。而从目前储能产业发展来看,物理储能(像抽水蓄能电站等)发展受到了自然环境和社会因素的制约,储能技术正在向电化学储能为主的方向转变。
  随着人们生活水平提高,电费在日常开支中占的比重逐渐升高,而全钒液流电池(简称:钒电池)等储能技术,利用峰谷电价差,有望改变这一现象。
  钒电池是一种以金属钒作为电化学活性物质,通过电解液流过电极表面发生氧化还原反应,实现电能与化学能相互转化,完成蓄电储能过程。具有容量大、安全性强、经济性好的技术特征。
  钒电池到底是如何储电的呢?
  钒电池采用质子传导膜作为正极、负极电解液之间的隔膜,防止电解液中钒离子自放电损失能量。两种电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应,从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能,利用可逆的电化学反应使钒电池具备储能(充电)与释放能量(放电)的能力。
  简单的说,质子传导膜可以把正极电解液中五价钒离子,与负极电解液中二价钒离子隔开,同时,使电解液中的质子(氢离子)通过,这样避免充电与放电过程中,不同价态钒离子交叉放电,减少能量损失。
  那么问题来了,质子交换膜是怎么做出来的?


王保国教授团队已研发出“纳米孔径多孔质子传导膜”


  目前市面上质子交换膜的制作方法有很多,问题也有很多。清华大学王保国教授团队,研发了一种“纳米孔径多孔质子传导膜”制备方法,规避了大部分市面上制膜方法的弊端。


王保国教授团队已研发出“纳米孔径多孔质子传导膜”

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  钒电池因其独特优点,在许多领域有着广泛的应用,如:平滑风电场的电力输出、光伏发电过程储能、电动汽车充电站储能、军事用途蓄电储能等。钒电池部件多为低价的碳材料、工程塑料,来源丰富,易回收,不需要贵金属作电极催化剂。使用水系电解液,无潜在的爆炸或着火危险,安全环保。
  (清华大学王保国教授对本文给予了审核修改)

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