بررسی اثر پیش‌عملیات اسیدی- حرارتی غشای نفیون بر عملکرد استک چندسلولی باتری جریانی اکسایشی- کاهشی وانادیومی

Abstract

در سال‌های اخیر، با هدف بهبود دانسیته توان و دانسیته انرژی سیستم‌های باتری وانادیومی، پژوهش‌های گسترده‌ای با تمرکز بر مواد کلیدی باتری جریانی وانادیومی انجام شده است. در یک سیستم باتری جریانی وانادیومی، غشای تبادل یون از اهمیت قابل‌توجهی برخوردار است، چرا که به‌منظور جداکردن الکترولیت‌های قطب مثبت و منفی باتری وانادیومی و اجازه دادن به انتقال یون‌ها به‌کار می‌رود. در حال حاضر غشاهای نفیون به دلیل هدایت بالای پروتون و پایداری شیمیایی قابل‌توجه، به‌طور گسترده در باتری‌های جریانی وانادیومی به‌کار می‌روند. در پژوهش حاضر غشای نفیون 117 تحت یک پیش‌عملیات اسیدی و حرارتی قرار گرفته است تا برای کاربرد در باتری‌ جریانی وانادیومی بررسی گردد. استک‌های سه‌سلولی باتری‌ جریانی وانادیومی با استفاده از غشای خام و غشای پیش‌عملیات‌شده مونتاژ شدند و عملکرد آن‌ها طی سیکل‌های شارژ/ دشارژهای متوالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که با اِعمال پیش‌عملیات اسیدی و حرارتی روی غشای نفیون 117، دانسیته انرژی تا 30% افزایش یافته است. علاوه‌براین ولتاژ متوسط دشارژ که یکی از پارامترهای کلیدی در تعیین عملکرد باتری جریانی وانادیومی است، با انجام پیش‌عملیات روی غشاء دستخوش تغییر شده و از V 57/3 (برای غشای خام) به V 9/3 (برای غشای پیش‌عملیات‌شده) افزایش یافته است. این موضوع به کاهش وزن استک باتری جریانی وانادیومی و هم‌چنین کاهش هزینه‌های تولید باتری کمک می‌کند. از طرفی با انجام پیش‌عملیات اسیدی و حرارتی روی غشای نفیون بازده انرژی و بازده ولتاژ باتری به ترتیب از 9/66% و 8/76% به 73% و 87% افزایش یافته‌اند.

Keywords

• باتری جریانی وانادیومی
• غشاء
• نفیون
• پیش‌عملیات اسیدی و حرارتی
• استک چندسلولی