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全钒液流电池具有充放电效率高、使用寿命长、绿色安全和价格低廉等优点,成为储能系统的最佳选择。质子交换膜是全钒液流电池的核心组件之一,决定了钒电池的能量效率和使用寿命。目前钒电池质子交换膜为Nafion系列,但昂贵价格,高钒离子透过率,低的电流效率制约了钒电池的商业化。研究开发一种低成本、化学稳定性好、质子传导率高和钒离子渗透率低的质子交换膜是推进全钒液流电池应用的关键。磺化聚醚醚酮(sulfonated poly(ether ether ketone),SPEEK)质子交换膜具有低成本、高选择性、制备简单等优点。作为钒电池膜材料使用时,电池能量效率与其磺化度高低有密切关系。低磺化度SPEEK的质子传导性低,不适合用于钒电池;高磺化度SPEEK的溶胀度大,增加了钒离子透过率。本论文通过掺杂功能化氧化石墨烯(GO)改性高磺化度的SPEEK膜,探讨了复合膜结构与性能的关系。以对苯二胺(PPD)为修饰剂,制备了氨基化氧化石墨烯(PPD-GO),与SPEEK共混制备了 SPEEK/PPD-GO复合膜,对复合膜的结构和性能、钒电池性能进行了表征和测试。研究表明,PPD-GO与SPEEK基体界面处形成的酸碱离子对降低了复合膜的溶胀率和钒离子渗透率,保持了较高质子传导率。在30 mA·cm-2电流密度下,含1 wt%PPD-GO的SPEEK复合膜展现了良好的综合性能,单电池的库伦效率(96.9%vs 91%)和能量效率(82.8%vs 66.8%)均高于Nafion 117膜。经300次充放电循环测试,SPEEK/PPD-GO-1膜具有良好的耐酸性和化学稳定性。采用4,4-二氨基二苯醚(ODA)和苯胺(AN)对GO进行了化学修饰,制备了含氮量(3.04%)的氨基化石墨烯(ODA-AN-GO),与SPEEK共混制备了SPEEK/ODA-AN-GO复合膜。研究表明,复合膜中氨基含量的增加,复合膜的酸碱离子对作用增强,提高了复合膜的质子传导率。经300次单电池循环,电池的库伦效率和能量效率保持稳定,2 wf%ODA-AN-GO含量时SPEEK复合膜表现出良好的综合电池性能。