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全钒液流电池作为一种性能优秀的储能方式可以有效地与能源产出波动较大的新型能源相配合。目前,对全钒液流电池性能制约较大的关键材料是隔膜,降低隔膜的成本与提高隔膜的性能对全钒液流电池的发展具有很大的现实意义。本研究采用原子转移自由基聚合反应对全钒液流电池中应用最为广泛的Nafion膜进行改性,以期提高Nafion膜的性能和降低Nafion膜的成本。使用表面原子转移自由基聚合反应在Nafion115和Nafion212膜表面接枝聚合一种两性离子甜菜碱单体甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱,得到表面接枝磺基甜菜碱的Nafion两性膜,对其进行傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、能谱、X射线光电子能谱和热重分析表征,并测试其物化性能和电化学性能。实验表明,表面接枝上磺基甜菜碱的Nafion115膜和Nafion212都展现出优良的阻钒性能,在VRB测试中,能量效率分别达到了87.3%和87.7%,比Nafion115/212膜高出2.6%和5.8%。证明了Nafion膜表面接枝磺基甜菜碱能够有效地提高商业Nafion膜的全钒液流电池性能。将Nafion膜溶解并使用本体原子转移自由基聚合反应反应分别接枝甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、对苯乙烯磺酸钠和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,得到三种改性Nafion树脂,对这三种树脂进行傅里叶红外光谱表征,将这三种树脂中的一种或两种与Nafion树脂共混后溶解并浇铸成膜,得到磺基甜菜碱接枝Nafion树脂与Nafion树脂共混的N-SBMA膜,对苯乙烯磺酸钠接枝Nafion树脂（x）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵接枝Nafion树脂（y）与Nafion树脂（z）共混的Mx:y-z%膜,通过扫面电子显微镜表征膜表面微观形貌。通过实验研究磺基甜菜碱接枝Nafion树脂占比对N-SBMA膜性能的影响,测试其物化性能和电化学性能,并与相同厚度的重铸Nafion膜进行比较。实验表明磺基甜菜碱接枝Nafion树脂占比为20%的N-SBMA 20%膜性能最优。本论文还研究了对苯乙烯磺酸钠接枝Nafion树脂和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵接枝Nafion树脂不同共混量与共混比例对Mx:y-z%膜性能的影响,测试其物化性能和电化学性能,并与相同厚度的重铸Nafion膜进行比较。实验表明两种改性树脂共混比例为1:1,共混量为10%的M1:1-10%膜离子选择性最高,电池性能最好。最后分析对比了各种储能方式的优缺点,并估算了表面改性Nafion膜、N-SBMA 20%膜和M1:1-10%膜的制备成本。这些结果可为ATRP反应改性Nafion膜技术的工业化生产提供一些参考意见。