聚苯并咪唑型两性离子交换膜材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚苯并咪唑型两性离子交换膜材料及其制备方法和应用，属于酸性电解液液流电池用隔膜。通过选用机械强度高、耐腐蚀的聚苯并咪唑作为主链材料，同时侧链含有稳定的环状哌啶阳离子和磺酸负电基团，两性离子的引入可以增大离子传导率，同时降低钒离子的渗透率提高离子选择性。本发明专利技术公开的制备方法操作简单、快捷、安全，制得的膜材料具有高离子交换容量、高离子电导率、高化学稳定性及热稳定性、使用寿命长等特点，可以满足全钒液流电池的需要，具有良好发展前景。具有良好发展前景。具有良好发展前景。

【技术实现步骤摘要】
聚苯并咪唑型两性离子交换膜材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及酸性电解液液流电池用隔膜
，特别涉及一种聚苯并咪唑型两性离子交换膜材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]全钒液流电池作为一种电化学储能新技术以其长寿命、深放电能力、选址灵活和低成本而成为大规模高效储能系统最具代表的技术之一。近年来，全钒液流电池的发展虽然得到长足进步，但是依然迫切需要对其关键组件进行改进以提高整体性能并降低其成本。
[0003]在全钒液流电池系统中，由硫酸溶液和氧化还原活性物质即不同价态的钒离子对包括VO
2+
/VO
2+
和V
3+
/V
2+
组成电解液，电解液通过蠕动泵实现在储液罐和电池组之间的流动循环。另外，离子交换膜(IEM)是全钒液流电池系统中的关键组件之一，用来分隔阳极和阴极的电解液，并为质子和SO
42
‑
/HSO4‑
提供离子传输通道以完成内部回路，在体系中起到至关重要的作用。因此，要求膜材料具有较低的钒离子渗透率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚苯并咪唑型两性离子交换膜材料，其特征在于，结构通式如式I所示：式I中，x为取代度，0<x≤100；R为含有芳环结构的单元；R1为全碳链或含醚氧键的碳链，总长度为0～12个碳原子；R2为全碳链或含醚氧键的碳链，总长度为1～12个碳原子；R3为全碳链，总长度为3～6个碳原子。2.根据权利要求1所述的聚苯并咪唑型两性离子交换膜材料，其特征在于，所述含有芳环结构的单元包括如下结构：3.一种权利要求1所述的聚苯并咪唑型两性离子交换膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将4
‑
卤代烷基
‑
N
‑
烷基哌啶或4
‑
卤代
‑
N
‑
烷基哌啶溶解于有机溶剂，加入磺酸内酯，反应后得到两性离子单体；(2)将聚苯并咪唑型聚合物溶解在无水有机溶剂中，在惰性氛围下加入脱氢试剂，当无气体产生时加入步骤(1)所得两性离子单体，惰性氛围下反应，反应结束后过滤，洗涤并干燥沉淀，得到聚苯并咪唑型含哌啶磺酸盐两性离子聚合物；(3)将步骤(2)制备的聚苯并咪唑型含哌啶磺酸盐两性离子聚合物加入到有机溶剂中制成铸膜液，制膜；(4)将步骤(3)制得的膜材料浸泡于酸性溶液中，即制得聚苯并咪唑型两性离子交换膜材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述4
‑
卤代烷基
‑
N
‑
烷基哌啶的1位和4位烷基链的碳原子数为1～12；步骤(1)中所述4
‑
卤代
‑
N
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烷基哌啶的4位烷基链
的碳原子数为1～12；步骤(1)中所述反应的温度为20～50℃，时间为36～72h。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚晓萌，周安迪，黄芳芳，高贺，谭海彬，唐二军，刘少杰，李南文，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：