【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、储能系统在从各种来源收集能量方面起关键作用。这些储能系统可用于储存能量并将其转化以用于许多不同应用中，诸如建筑、运输、公共服务和工业。商业上已经使用了多种储能系统，并且当前正在开发新系统。储能系统可被分类为电化学和电池、热、热化学、飞轮、压缩空气、抽水蓄能、磁、生物、化学和氢能储存。需要开发成本有效且生态友好的储能系统来解决能源危机并克服发电和最终使用之间的不匹配。
2、可再生能源，诸如风能和太阳能，具有瞬变特性，因为它们依赖于环境条件并且因此需要相关的储能器。可再生储能系统诸如氧化还原液流电池(rfb)已经吸引了电网、电动车辆以及其他大规模固定应用的显著关注。rfb是将化学能直接可逆地转化为电的电化学储能系统。经由水电解将电转化为作为能量载体的氢气而不产生作为副产物的一氧化碳或二氧化碳，实现了电力、化学、交通和供热部门的结合。氢气作为电网平衡或电力制气和电力制液过程的能源载体，在迈向环保的低碳能源结构的道路上发挥着重要作用。水电解通过将水电化学分解为氢气和氧气来产生高质量的氢气；该反应由下式1给出。水电解过程是吸热过程，并且电是能量来源。当该方法通过可再生能源诸如风能、太阳能或地热能操作时，水电解具有零碳足迹。主要的水电解技术包括碱性电解、质子交换膜(pem)电解、阴离子交换膜(aem)电解和固体氧化物电解。
3、在pem水电解系统中，阳极和阴极被固体pem电解质隔开，诸如以商标由科慕公司(chemours company)出售的基于磺化四氟乙烯的含氟聚合物共聚物。阳极和阴极催化剂通常分
4、水电解反应∶2 h2o → 2 h2 + o2 (1)
5、阳极氧化反应：2 h2o → o2 + 4 h+ + 4 e- (2)
6、阴极还原反应：2 h+ + 2 e- → h2 (3)
7、作为下一代清洁能源的燃料电池将诸如氢气和氧气的氧化/还原氧化还原反应等化学反应的能量转换为电能。三种主要类型的燃料电池是碱性电解质燃料电池、聚合物电解质膜燃料电池和固体氧化物燃料电池。聚合物电解质膜燃料电池可包括质子交换膜燃料电池(pemfc)、阴离子交换膜燃料电池(aemfc)和直接甲醇燃料电池。
8、电化学电池中的阳极是主要反应为氧化的电极(例如，用于水或co2电解槽的水氧化/析氧反应电极，或用于燃料电池的氢气氧化电极)。
9、rfb由填充有活性材料的两个外部存储槽、两个循环泵和具有分离膜的流动池组成，该活性材料包含可处于不同价态的金属离子。分离膜位于阳极和阴极之间并且用于分离阳极电解液和阴极电解液，以及通过允许平衡离子的转移来利用电流回路。阳极电解液、阴极电解液、阳极和阴极也可分别称为电镀电解质或负极电解质、氧化还原电解质或正极电解质、电镀电极或负电极、以及氧化还原电极或正电极。在迄今为止开发的所有氧化还原液流电池中，所有钒氧化还原液流电池(vrfb)已被最广泛地研究。vrfb在两个半电池中使用相同的钒元素，这防止电解质从一个半电池到另一个半电池的渗透污染。然而，vrfb由于使用高成本的钒和昂贵的膜而固有地昂贵。全铁氧化还原液流电池(ifb)由于使用低成本和大量可用的铁、盐和水作为电解质以及该系统的无毒性，而对于电网规模的储存应用特别有吸引力。ifb具有不同价态的铁，分别作为正电极和负电极的正极电解质和负极电解质。存储在外部存储罐中的铁基正极电解质溶液和铁基负极电解质溶液流过电池的堆叠体。阴极侧半电池反应涉及在充电期间fe2+失去电子以形成fe3+并且在放电期间fe3+获得电子以形成fe2+；该反应由式4给出。阳极侧半电池反应涉及固体板形式的铁的沉积和溶解；该反应由式5给出。总反应示于式6中。
10、氧化还原电极：
11、电镀电极：
12、总：
13、膜是构成电池或电解槽的关键材料之一，并且是安全性和性能的重要驱动因素。用于液流电池、燃料电池和膜电解的膜的一些重要特性包括高电导率、高离子渗透性(孔隙率、孔径和孔径分布)、高离子交换容量(对于离子交换膜而言)、高离子/电解质选择性(对电解质的低渗透性/穿透)、低价格(小于$150/m2-$200/m2)、最小化由欧姆极化导致的效率损失的低面积电阻、对氧化和还原条件的高耐受性、对宽ph范围的化学惰性、高热稳定性连同高质子电导率(大于或等于120℃，对于燃料电池而言)、在没有h2o情况下在高温下的高质子电导率、在维持高相对湿度的情况下在高温下的高质子电导率、以及高机械强度(厚度，低溶胀)。
14、用于氧化还原液流电池、燃料电池和电解应用的两种主要类型的膜是聚合物离子交换膜和微孔隔板。聚合物离子交换膜可以是包含-so3-、-coo-、-po32-、-po3h-或-c6h4o-阳离子交换官能团的阳离子交换膜，包含-nh3+、-nrh2+、-nr2h+、-nr3+或-sr2-阴离子交换官能团的阴离子交换膜，或包含阳离子交换聚合物和阴离子交换聚合物两者的双极性膜。用于制备离子交换膜的聚合物可以为全氟化离聚物(诸如和)、部分氟化聚合物、非氟化烃聚合物、具有芳族主链的非氟化聚合物、或酸-碱共混物。一般来讲，基于全氟磺酸(pfsa)的膜，诸如和由于它们的氧化稳定性、良好的离子电导率、独特的形态、机械强度和高电化学性能而用于钒氧化还原液流电池(vrfb)系统中。然而，这些膜具有低平衡离子/电解质金属离子选择性和高电解质金属离子渗透，这导致vrfb中的电容衰减，并且它们是昂贵的。
15、微孔和纳米多孔膜隔板可以为惰性微孔/纳米多孔聚合物膜隔板、惰性非织造多孔膜或聚合物/无机材料涂覆/浸渍的隔板。惰性微孔/纳米多孔聚合物膜隔板可以是微孔聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、pe/pp、或复合无机/pe/pp膜、惰性非织造多孔膜、非织造pe、pp、聚酰胺(pa)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚氯乙烯(pvc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚酯多孔膜。例如，由pe、pp、或pe和pp聚合物的共聚物制成的微孔和膜隔板可商购获得。它们通常具有高离子电导率，但对于rfb应用也具有高电解质渗透。
16、因此，需要用于氧化还原液流电池应用的稳定、高性能(例如，低气体穿透和优异电导率)、低成本的膜以改本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种薄膜复合阴离子交换膜，包括：
2.根据权利要求1所述的阴离子交换膜，其中所述交联质子化聚合物多胺阴离子交换层包含交联剂、多胺聚合物和任选地二胺的反应产物。
3.根据权利要求2所述的阴离子交换膜，其中存在以下项中的至少一者：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阴离子交换膜，其中所述水不溶性亲水性离聚聚合物包括以下项中的至少一者：多糖聚合物、聚(丙烯酸)聚合物、聚(甲基丙烯酸)聚合物、聚(乙基丙烯酸)聚合物、聚乙烯共丙烯酸聚合物、聚丁二烯共丙烯酸聚合物、聚丙烯共丙烯酸聚合物和它们的组合。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的阴离子交换膜，其中所述第一水不溶性亲水性离聚聚合物涂层由第一水不溶性亲水性离聚聚合物制成，并且其中所述第二水不溶性亲水性离聚聚合物涂层由第二水不溶性亲水性离聚聚合物制成，并且其中所述第一水不溶性亲水性离聚聚合物不同于所述第二水不溶性亲水性离聚聚合物。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的阴离子交换膜，其中所述第一水不溶性亲水性离聚聚合物涂层包括非对称水不溶性亲水性离聚聚合物涂层，所述非对称水不溶
7.根据权利要求1至3中任一项所述的阴离子交换膜，其中存在以下项中的至少一者：
8.一种制备薄膜复合阴离子交换膜的方法，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，还包括以下项中的至少一者：
10.一种氧化还原液流电池系统，包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种薄膜复合阴离子交换膜，包括：
2.根据权利要求1所述的阴离子交换膜，其中所述交联质子化聚合物多胺阴离子交换层包含交联剂、多胺聚合物和任选地二胺的反应产物。
3.根据权利要求2所述的阴离子交换膜，其中存在以下项中的至少一者：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阴离子交换膜，其中所述水不溶性亲水性离聚聚合物包括以下项中的至少一者：多糖聚合物、聚(丙烯酸)聚合物、聚(甲基丙烯酸)聚合物、聚(乙基丙烯酸)聚合物、聚乙烯共丙烯酸聚合物、聚丁二烯共丙烯酸聚合物、聚丙烯共丙烯酸聚合物和它们的组合。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的阴离子交换膜，其中所述第一水不溶性亲水性离聚聚合物涂层由第一水不...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春庆，巴超逸，董学良，
申请(专利权)人：环球油品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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