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全钒氧化液流电池(钒电池，VRB)由于具有功率相对独立、效率高、稳定性强等优点，是当前最有商业化前景的大规模储能系统之一。离子交换膜是钒电池的重要组件，美国杜邦公司生产的Nafion膜系列由于具有耐腐蚀性及抗氧化性，在钒电池中应用最广。然而，Nafion膜在钒电池运行过程中，存在严重的钒渗透和水渗透现象，影响了电池效率。除此之外，Nafion膜价格昂贵，制约了钒电池的商业化，因此开发新型、低成本的可商业化的隔膜是急需解决的问题。本课题组前期研究表明聚四氟乙烯/Nafion(PN)复合膜是一种用于VRB的优良离子交换膜。为了进一步减少Nafion树脂的用量以降低PN膜的成本，并且同时保持PN膜的阻钒性能，本论文中先是制备了厚度为25μm的PN复合膜，在此基础上，通过重铸法与溶胶凝胶法在PN膜中掺杂SiO2制备了PTFE/Nafion/SiO2复合膜(PNS复合膜)。通过改变SiO2的浓度来制备不同含量的PNS复合膜，并对PNS复合膜进行一系列物理性能、电化学性能测试，研究结果表明：通过重铸法制备的3%-PNS复合膜钒渗透性能提高了27%，在80mA·cm-2电流密度下的电池测试中库仑效率提高了6.4%，电压效率有所降低，能量效率提高了3.6%；通过溶胶-凝胶法制备的7%-PNS复合膜相比PN膜阻钒性能提高了20%，在80mA·cm-2电流密度下库仑效率提高了9.8%，电压效率提高了2.3%，能量效率提高了11.9%。非氟离子交换膜磺化聚醚醚酮(sPEEK)是当前最有希望替代Nafion膜的新型隔膜之一。但其在钒电池中的稳定性有待进一步改进，为改善sPEEK膜的稳定性，本实验通过溶液浸渍的方法制备了Nafion/sPEEK/Nafion多层复合膜（NSN复合膜)，以提高sPEEK膜的稳定性。论文中对所制备的NSN膜进行了物理性能测试和电化学性能测试，结果表明NSN复合膜的溶胀率减小，在40mA·cm-2电流密度下电池测试中库仑效率提高了4%，能量效率提高了1.6%，自放电时间远远高于sPEEK膜。最后本文分析储能市场需求现状，并对钒电池成本进行估算，并对实验室制备的PNS复合膜和NSN复合膜进行成本估算。