一种用于钒电池的交联型质子交换膜及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109411796A(43)申请公布日2019.03.01(21)申请号201811272802.2(22)申请日2018.10.30(71)申请人成都市水泷头化工科技有限公司地址610041四川省成都市武侯区望江路1号20幢3层1号(72)发明人蔡杰(51)Int.Cl.H01M8/18(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种用于钒电池的交联型质子交换膜及制备方法(57)摘要本发明提供了一种用于钒电池的交联型质子交换膜及制备方法。该方法先通过表面接枝制备了磺化石墨烯粉末，然后通过聚合反应合成了磺化聚苯并咪唑，再将聚乙烯醇溶液、磺化聚苯并咪唑溶液及磺化石墨烯粉末混合分散，并进行交联反应，最后进行流延成膜及干燥，制得用于钒电池的交联型质子交换膜。本发明制备的质子交换膜，不仅具有良好的质子传导能力，而且可有效降低钒离子的透过率，同时化学稳定性、机械性能良好，吸水率较低。CN109411796ACN109411796A权利要求书1/1页1.一种用于钒电池的交联型质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述质子交换膜制备的具体步骤如下：（1）将氧化石墨烯粉末与硬脂酸进行捏合，然后分散于去离子水中，加入对氨基苯磺酸及N,N'-二环己基碳二亚胺，加热反应，然后经抽滤、洗涤、真空干燥，制得磺化石墨烯粉末；（2）在持续的氮气氛围中，将五氧化二磷粉末加入磷酸中，搅拌制成多聚磷酸溶剂，然后加入还原剂、3,3'-二氨基联苯胺及间苯二甲酸-5-磺酸钠，升高温度并搅拌反应，反应结束后采用稀盐酸浸泡产物2~4h，再用去离子水洗涤，并真空干燥，进一步加入二甲基乙酰胺中进行加热溶解，制得质量浓度为3~5%的磺化聚苯并咪唑溶液；（3）将聚乙烯醇溶于去离子水中，然后加入步骤（1）制得的磺化石墨烯粉末，超声分散均匀，再加入步骤（2）制得的磺化聚苯并咪唑溶液，调节pH至2~3，加入交联剂，加热搅拌一定时间，并静置脱泡，再在基底材料上流延成膜，干燥，制得用于钒电池的交联型质子交换膜。2.根据权利要求1所述一种用于钒电池的交联型质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述各原料的重量份为，氧化石墨烯粉末10~20重量份、硬脂酸5~8重量份、去离子水63~79重量份、对氨基苯磺酸4~6重量份、N,N'-二环己基碳二亚胺2~3重量份。3.根据权利要求1所述一种用于钒电池的交联型质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述反应的温度为70~80℃，时间为3~5h。4.根据权利要求1所述一种用于钒电池的交联型质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述还原剂为硼氢化钾、硼氢化钠、亚硫酸钠、亚硫酸钾、硫酸亚铁中的至少一种。5.根据权利要求1所述一种用于钒电池的交联型质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述聚合反应体系中的各原料的重量份为，五氧化二磷粉末37~58重量份、磷酸18~25重量份、还原剂4~8重量份、3,3'-二氨基联苯胺10~15重量份、间苯二甲酸-5-磺酸钠10~15重量份。6.根据权利要求1所述一种用于钒电池的交联型质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述反应的温度为170~190℃，时间为4~6h。7.根据权利要求1所述一种用于钒电池的交联型质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述交联剂为乙二醛、戊二醛中的至少一种。8.根据权利要求1所述一种用于钒电池的交联型质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述各原料的重量份为，聚乙烯醇3~5重量份、去离子水61~75重量份、磺化石墨烯粉末1~2重量份、磺化聚苯并咪唑溶液20~30重量份、交联剂1~2重量份。9.根据权利要求1所述一种用于钒电池的交联型质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述加热温度为80~90℃，时间为10~20min，脱泡时间为20~40min。10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到的一种用于钒电池的交联型质子交换膜。2CN109411796A说明书1/6页一种用于钒电池的交联型质子交换膜及制备方法技术领域[0001]本发明属于钒电池质子交换膜的技术领域，提供了一种用于钒电池的交联型质子交换膜及制备方法。背景技术[0002]随着传统能源的日渐枯竭以及相应的环境问题，风能、太阳能等可再生能源的利用引起人们广泛的关注并得到快速发展，同时为保证可再生能源的稳定供电，克服其固有问题，越来越多的蓄电储能技术得到开发及使用，其中液流电池作为大规模储能技术的一种解决方案，近年来也取得很大进展。其中，全钒液流电池作为最具代表性的一种液流电池类型近年来成为研究热点。[0003]钒电池全称为全钒氧化还原液流电池，是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。与其它化学电源相比