一种单片型双极膜在液流电池中的应用制造技术

一种单片型双极膜在液流电池中的应用，涉及液流电池。单片型双极膜由阳离子交换层和阴离子交换层组成，并通过辐照法制备得到。所述单片型双极膜的厚度为2～200μm。所述单片型双极膜的制备方法采用双面同时接枝法和双面分步接枝法。所述单片型双极膜在液流电池中的应用，所述液流电池包括全钒液流电池、多硫化钠/溴液流电池、铁/铬液流电池、锌/溴液流电池、钒/溴液流电池等。首次将单片型双极膜应用于液流电池中，利用辐照法等步骤制备的单片型双极膜具有优秀的机械性能，良好的热稳定性、化学稳定性以及较高的离子选择透过性，提高了液流电池的性能。

Application of a monolithic bipolar film in liquid flow cell

The invention relates to an application of a monolithic bipolar film in a liquid flow cell, relating to a liquid flow cell. The monolithic bipolar membrane is composed of a cation exchange layer and an anion exchange layer, and is prepared by irradiation. The thickness of the monolithic bipolar film is 2~200 M. The preparation method of the monolithic bipolar membrane adopts double side simultaneous grafting method and double side step grafting method. The application of the monolithic bipolar film in a liquid flow cell includes a full vanadium flow cell, a sodium polysulfide / bromine flow cell, an iron / chromium liquid flow cell, a zinc / bromine liquid flow cell, a vanadium / bromine flow cell, etc.. The initial application of monolithic bipolar membrane in liquid flow battery, has excellent mechanical properties using monolithic bipolar membrane prepared by irradiation, good thermal stability, chemical stability and high ion permselectivity, improves the performance of liquid flow battery.

【技术实现步骤摘要】
一种单片型双极膜在液流电池中的应用
本专利技术涉及液流电池，尤其是涉及一种单片型双极膜在液流电池中的应用。
技术介绍
液流电池是一种化学储能装置，具有循环稳定性好、寿命长、能量转化效率高、系统设计和地址选择灵活多变、环境友好、储存便利以及可深度充放电等优势，成为现阶段储能技术的候选之一。其中，电池隔膜是影响液流电池的关键因素之一。它主要起两个方面的作用：一是阻隔正、负极电解液，防止两者接触互串而引起的自放电现象；二是提供电池内部的离子通道，允许某些离子在膜两侧、电场力驱动下自由穿过，保证电流回路和维持电池平衡。因此，液流电池对隔膜的离子选择性、离子传导性以及化学稳定性等具有较高的要求。目前开发和使用的液流电池隔膜多为离子交换膜，即由含有离子交换基团聚合物组成的膜，其中尤以美国杜邦公司开发的Nafion膜综合性能最为优秀和应用范围最广，但由于其生产成本过高，限制了该膜的大规模使用。双极膜，是一种特殊的离子交换膜，由阳离子交换层和阴离子交换层两部分组成，经过合理的结构设计后，膜之间可允许特定的阳离子穿过而阻隔阴离子，已经被用于多个领域，如污染控制、生命科学、资源环保等领域。双极膜分为复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
单片型双极膜，其特征在于其由阳离子交换层和阴离子交换层组成，并通过辐照法制备得到；所述单片型双极膜的厚度为2～200μm；所述阳离子交换层的化学结构如下：

【技术特征摘要】
1.单片型双极膜，其特征在于其由阳离子交换层和阴离子交换层组成，并通过辐照法制备得到；所述单片型双极膜的厚度为2～200μm；所述阳离子交换层的化学结构如下：其中，M为基底膜，优选为一类对高能射线敏感的有机高分子薄膜，可以为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟乙丙烯聚合物、四氟乙烯与全氟丙基乙烯基醚共聚物；n为聚合度，为正整数；R1和R2为氢原子或碳原子数小于4的烷基；R3为碳原子数小于4的烃基；X+为H+、Li+、Na+、K+中的任一种；所述阴离子交换层的化学结构如下：其中，M为基底膜，与阳离子交换层的基底膜一致，m为聚合度且为整数；R4、R5为氢原子或碳原子数小于4的烷基；R6为碳原子数小于12的烃基；X-为Cl-、Br-、I-、OH-、SO3H-中的任一种。2.如权利要求1所述单片型双极膜的制备方法，其特征在于采用双面同时接枝法为：1)清除杂质：将基底膜清洗干净，真空干燥至恒重；2)辐照：将基底膜至于辐照室中，用高能射线对其辐照一定剂量；3)同时接枝：将基底膜放入反应器中，使基底膜的两个侧面分别浸润于阳面接枝单体溶液和阴面接枝单体溶液中，然后将反应器放到恒温水浴锅中适当的时间进行接枝，得到接枝膜；4)磺化：将接枝膜阳面单体一侧浸泡于磺化试剂中，在一定温度下进行磺化反应后，于氢氧化钠水溶液中水解，然后使用去离子水洗涤，干燥，即得阳离子交换层；5)季铵化：将枝膜阴面单体一侧浸泡于季铵化试剂，在一定温度下进行季铵化反应，去离子水洗涤后，得到阴离子交换层，同时制得单片型双极膜。3.如权利要求2所述单片型双极膜的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述基底膜是一类对高能射线敏感的有机高分子薄膜，为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟乙丙烯聚合物、四氟乙烯与全氟丙基乙烯基醚共聚物的至少一种；在步骤2)中，所述高能射线为电子束或者γ射线；所述辐照总剂量为20～200kGy。4.如权利要求2所述单片型双极膜的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述阳面接枝单体溶液中单体选自苯环上含有不饱和烃基的一类有机化合物，选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯；溶剂选自甲苯、异丙醇、乙醇；所述阴面接枝单体溶液中单体选自咪唑环上含有不饱和烃基的一类有机化合物，选自乙烯基咪唑、烯丙基咪唑；溶剂选自水、乙醇、甲醇；所述水浴温度为20～90℃；所述反应时间为0.5～24h。5.如权利要求2所述单片型双极膜的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述磺化反应的温度为室温，磺化反应的时间为0.25～6h；在步骤5)中，所述季铵化试剂为卤代烷烃，选自碘甲烷、溴乙烷、正溴丁烷、苄氯，所述季铵化反应的温度为0～90℃，季铵化反应的时间为4～72h。6.如权利要求1所述单...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金保，王昀晖，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35