钒电池全氟磺酸质子膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102637891A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102637891A(43)申请公布日2012.08.15(21)申请号201210128014.2(22)申请日2012.04.27(71)申请人东方电气集团东方汽轮机有限公司地址618000四川省德阳市高新技术产业园区金沙江西路666号(72)发明人苟鹏飞吴红兵钟连兵肖毅胡星(74)专利代理机构成都蓉信三星专利事务所51106代理人刘克勤贺元(51)Int.Cl.H01M8/18(2006.01)H01M8/20(2006.01)H01M8/02(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书66页页附图附图11页(54)发明名称钒电池全氟磺酸质子膜及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种钒电池全氟磺酸质子膜及其制备方法，所述钒电池全氟磺酸质子膜由全氟磺酸树脂与聚醚胺的交联物制成；所述制备方法是在溶液中将亲水大分子聚醚胺与全氟磺酸树脂交联，使亲水大分子聚醚胺分子链两端的氨基与全氟磺酸树脂的磺酸基团发生交联反应，再将溶剂挥发制成亲水交联型全氟磺酸质子膜。本发明质子膜的致密程度高，阻钒性能好，同时具有较高的质子电导率，有效提升了电堆的能量效率，可靠性高。本发明制备方法具有容易操作、生产效率高、适合规模化生产等特点。CN10263789ACN102637891A权利要求书1/2页1.一种钒电池全氟磺酸质子膜，其特征在于，所述钒电池全氟磺酸质子膜由全氟磺酸树脂与聚醚胺的交联物制成，该交联物结构式如下：；式中：代表全氟磺酸树脂的主链或侧链；代表聚醚胺的主链。2.根据权利要求1所述钒电池全氟磺酸质子膜，其特征在于，所述全氟磺酸树脂为氢型，具有如下分子结构式：；x、y分别为1～10000的整数，m为0或1或2，n为1～6的整数；该全氟磺酸树脂的数均分子量为8000～100000，交换容量为0.70～1.50mmol/g；所述聚醚胺具有如下分子结构式：；x为1～100的整数，该聚醚胺的数均分子量为230～4000。3.一种权利要求1或2所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，所述制备方法是在溶液中将亲水大分子聚醚胺与全氟磺酸树脂交联，使亲水大分子聚醚胺分子链两端的氨基与全氟磺酸树脂的磺酸基团发生交联反应，再将溶剂挥发制成亲水交联型全氟磺酸质子膜，具体步骤是：1）.将N，N-二甲基-4-氨基吡啶和全氟磺酸树脂按0:1～0.01:1的质量比溶于有机溶剂中，配成质量分数为3～10%的溶液；-2）.将所选聚醚胺按照NH2/SO3=0.01～0.5加入到步骤1）配成的溶液中混合，并将2CN102637891A权利要求书2/2页混合溶液在40～85℃条件下，持续搅拌0.5～4h，进行预交联；3）.将步骤2）所制的预交联溶液经过浓缩处理，制得质量分数为10～30%的浓缩液；4）.将步骤3）制得的浓缩液浇铸于玻璃模具中，进行升温，使浓缩液中的溶剂挥发，交联成膜，制得亲水交联型质子膜。4.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤1）中的有机溶剂为二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙醇、丙醇、异丙醇、水中的一种或者任意数种的混合物。5.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤1）中全氟磺酸树脂的溶解温度为180～300℃，溶解压力为0.1～8MPa，溶解时间为0.5～10h。6.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤2）中所选聚醚胺为牌号D230、D400、D2000、D4000中的一种或者任意数种的混合物。7.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤3）中浓缩处理的浓缩设备为薄膜蒸发器或其它具有相同功能的蒸发器。8.根据权利要求7所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，所述薄膜蒸发器的有效蒸发面积为0.5～10m2，冷凝器冷却面积为15～40m2，蒸发温度为50～80℃，浓缩时间为0.5～5h。9.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤4）中交联成膜的温度为130～200℃，处理时间为0.5～5h。10.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤4）中制膜的厚度为30～300um，根据需要可通过调整成膜温度和时间调整膜的厚度。3CN102637891A说明书1/6页钒电池全氟磺酸质子膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及钒电池（即全钒氧化还原液流电池）用质子交换膜，具体是一种钒电池全氟磺酸质子膜，以及该质子膜的制备方法。背景技术[0002]日益紧缺的能源及环境污染，使清洁和可再生能源已成为目前能源开发的重点。其中，太阳能和风能是清洁可再生能源的代表，中国乃至世界范围内