一種磺化聚芳醚砜和全釩液流電池用共混膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開磺化聚芳醚砜和全釩液流電池用共混膜及其制備方法，所述磺化聚芳醚砜制備方法：將含式Ⅰ重復(fù)單元的聚芳醚砜與氯磺酸以1:1-1:2w/v混合，18-30℃反應(yīng)5-25h，得含式Ⅱ重復(fù)單元的磺化聚芳醚砜；所述共混膜制備方法：將磺化聚芳醚砜和聚偏氟乙烯混合，加有機(jī)溶劑，至磺化聚芳醚砜、聚偏氟乙烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為10-35%、1-12%，攪拌溶解，過濾、脫泡，涂覆在玻璃板上，50-80℃保溫，再95-105℃保溫，降至室溫得共混膜。本發(fā)明所述制備方法，采用的原料價格低廉，工藝簡單，大大降低了隔膜的成本；所制得的共混膜機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)、尺寸穩(wěn)定性高和耐磨性強(qiáng)，適合釩電池長期運(yùn)行，有利于商品化。
【專利說明】一種磺化聚芳醚砜和全釩液流電池用共混膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及全釩氧化還原液流電池用離子交換膜領(lǐng)域，特別涉及一種磺化聚芳醚砜和全釩液流電池用共混膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源、資源和環(huán)境保護(hù)間的矛盾日益突出，促使傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)迫切的向可再生能源轉(zhuǎn)變。
[0003]調(diào)整當(dāng)前電力能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)規(guī)?；蔑L(fēng)能、太陽能等可再生清潔能源，已經(jīng)成為我國電力能源發(fā)展的基本國策。風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電過程具有不連續(xù)和不穩(wěn)定的特點(diǎn)，需要配備蓄電儲能裝置，才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的電能輸出，以避免對局部電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊而引發(fā)的大規(guī)模惡性事故。到目前為止，在世界范圍內(nèi)所開發(fā)的新電池技術(shù)中，全釩氧化還原液流電池(Redox flow cell)無疑是最有前途的，這種電池具有使用規(guī)模大、壽命長、能量效率高、環(huán)境友好、電流連續(xù)性好等優(yōu)點(diǎn)，通過全釩氧化還原液流電池儲能可以實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)中的“削峰填谷”作用，能夠緩和電力供需矛盾，提高發(fā)電設(shè)備利用率，降低火力發(fā)電能耗。
[0004]全釩氧化還原液流電池是用V(II)/V(III)和V(IV)/V(V)氧化還原電對的H2SO4溶液分別作正負(fù)半電池電解液的。H2SO4電離成H+和S042_，然后電解液中H+持續(xù)代替離子交換膜中的H+，并進(jìn)入另一室電解液中，完成導(dǎo)電過程。當(dāng)放電時，電池正極電解液中的VO2+離子被還原為VO2+離子，負(fù)極電解液中的V2+離子被氧化為V3+離子。當(dāng)充電時，過程剛好相反。
[0005]釩電池電極反應(yīng)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種磺化聚芳醚砜的制備方法，其特征在于，將含有式I所示重復(fù)單元的聚芳醚砜與氯磺酸溶于二氯甲烷中，于溫度18-30°c，反應(yīng)5-25h，過濾，取濾渣，將濾渣溶于二甲基乙酰胺中，加丙酮，分離沉淀物并水洗滌至中性，干燥，即得含有式II所示重復(fù)單元的磺化度為6-52%的磺化聚芳醚砜；所述聚芳醚砜和氯磺酸的質(zhì)量體積比為1:1-1:2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述磺化聚芳醚砜的制備方法，其特征在于，所述聚芳醚砜與氯磺酸的質(zhì)量體積比為1: 1.6-1: 2，于溫度23-25°C，反應(yīng)15_20h，得磺化度為45-52%的磺化聚芳醚砜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述制備方法制得的磺化聚芳醚砜。
4.一種全釩液流電池用共混膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:` (O將權(quán)利要求3所述的磺化聚芳醚砜和聚偏氟乙烯混合，置于反應(yīng)釜中，并加入有機(jī)溶劑，至磺化聚芳醚砜的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10-35%，聚偏氟乙烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1-12%，于60-11 (TC攪拌、溶解3-6h，得溶液； (2)將步驟(1)所得的溶液過濾、脫泡后，均勻涂覆在玻璃板上，于50-80°C保溫10-24h，再升溫至95-105°C保溫ll_13h，降至室溫，即得全釩液流電池用共混膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全釩液流電池用共混膜的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述磺化聚芳醚砜的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10-15%，聚偏氟乙烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為4-6.5% ;所述磺化聚芳醚砜的磺化度為45-52%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全釩液流電池用共混膜的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述有機(jī)溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或N-基吡咯烷酮。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述制備方法制得的全釩液流電池用共混膜。
【文檔編號】H01M8/02GK103613762SQ201310535757
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】魏增福, 劉世念, 蘇偉, 鐘國彬, 李欣 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院