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全钒液流电池(All-Vanadium Redox Flow Battery,VRFB)是一种非常适用于大规模储能的液流电池,主要应用于可再生能源发电并网储能。具有储能容量大,设计灵活,循环时间长,可靠性好,安全无污染等优点,是未来实现可再生能源高效规模化应用的重要一环。目前,全钒液流电池研究中主要存在的问题是离子是隔绝正负极电解液之间的离子交换膜成本过高,这也是目前阻碍全钒液流电池不能实现商业化应用的根本原因。目前,全钒液流电池中使用的离子交换膜主要是Nafion膜,Nafion膜的优点是化学稳定性好,质子导电率高,其缺点也很明显,价格昂贵,钒离子渗透率高。针对Nafion膜存在的这两个主要缺点,寻找满足阻钒性能好和成本价格低的离子交换膜一直是从事全钒液流电池研究工作者的努力方向。本论文通过溶液重铸法将合成的氧化石墨(Graphite Oxide,GO)和磺化氧化石墨(Sulfonated Graphite Oxide,SGO)掺杂到羧甲基纤维素钠(Carboxymethylcellulose Sodium,CMC)薄膜中,制得GO-CMC和SGO-CMC两种改性CMC薄膜,7%SGO-CMC的钒离子渗透率为0.528×10-7 cm2·s-1,离子选择性为10.21×104 S·s·cm-3,离子选择性最高,综合性能最好,为了进一步降低7%SGO-CMC复合膜的钒离子渗透率,通过层层自组装技术在7%SGO-CMC薄膜表面交替组装分别带有正负电荷的PDDA和PSS两种聚电解质。当自组装层数为2时,钒离子渗透率已下降至0.157×10-7 cm2·s-1,离子选择性提升至28.83×104S·s·cm-3。全全钒液流单电池进行测试中,在电流密度为60 mA·cm-2时,7%SGO-[PDDA/PSS]2的库伦效率最高,最高值为98.49%,循环50圈后,容量保持率为84.28%,都远高于Nafion膜。实验结果表明,所制备的三种改性CMC薄膜的阻钒性能都得到了提升,电池性能也优于Nafion,且CMC来源广泛,价格成本低,综合这两点,改性CMC薄膜完全符合作为未来全钒液流电池用离子交换膜的条件,但现在关于这一方面的研究还鲜有报道,本研究的实验结果将为以后全钒液流电池中新型离子交换膜的研究和发展提供参考,希望可以早日解决全钒液流电池中离子交换膜存在的问题,实现全钒液流电池的商业化应用。