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Performance of vanadium redox flow battery with a novel amphoteric ion exchange membrane synthesized by two-step grafting method

二段階グラフト法により作製した両性イオン交換膜を用いたレドックスフロー電池の性能特性

Qiu, J.*; Zhai, M.*; Chen, J.; Wang, Y.*; Peng, J.*; Xu, L.*; Li, J.*; Wei, G.*

Qiu, J.*; Zhai, M.*; Chen, J.; Wang, Y.*; Peng, J.*; Xu, L.*; Li, J.*; Wei, G.*

二段階放射線グラフト法によるETFEをベースにした両性イオン交換膜を作製した。まず、スチレンモノマーをETFEフィルムに放射線グラフトした後、スルホン化反応によりカチオン型イオン交換膜とした。次に、得られたカチオン型イオン交換膜をベースフィルムとして、メタクリル酸ジメチルアミノエチル(DMAEMA)を放射線グラフトし、プロトン化反応により両性イオン交換膜を作製した。作製した両性イオン交換膜は、高いイオン交換容量と伝導率、低いバナジウムイオンの透過率を有することがわかった。さらに、このような両性イオン交換膜のレドックスフロー電池評価から、300時間以上の耐久性があり、ナフィオン117膜より高いエネルギー効率を示すこともわかった。

A novel ETFE-based amphoteric ion exchange membrane (AIEM) was prepared through a two-step radiation induced grafting technique. ETFE film was first grafted with styrene (St) (denoted as ETFE-$$g$$-PS), followed with a sulfonation treatment to obtain a cation exchange membrane (ETFE-$$g$$-PSSA). The ETFE-$$g$$-PSSA membrane was subsequently grafted with dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and then protonated, resulting in an AIEM with both anionic and cationic groups. The obtained AIEM exhibited high ion exchange capacity (IEC) and conductivity, as well as significantly reduced permeability of vanadium ions. Vanadium redox flow battery (VRFB) assembled with the AIEM maintained an open circuit voltage (OCV) higher than 1.3V after placed for 300h, and exhibited higher columbic efficiency and energy efficiency than that with Nafion117 membrane.

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InCites™

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パーセンタイル:91.21

分野:Engineering, Chemical

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