【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能，特别涉及一种用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法及全氟磺酸复合膜。
技术介绍
1、化石能源的过度利用，给人类可持续发展带来了诸多问题，如能源储量不足、环境污染等。新能源技术由于其清洁、可再生等优点受到了广泛的关注。发展可再生能源不仅可以改善能源结构，还能解决全球气候变暖等问题。作为大规模储能设备，液流电池有着削峰填谷、维持电网稳定的作用。液流电池是目前最有前景的大规模储能技术之一，由于液流电池能够通过解决不连续、不稳定性和不可控性等问题来加速对可再生能源的利用，因此受到越来越多的关注。铁铬液流电池以其成本低和环境适应性高等优势，在大规模储能技术研究开发与应用中受到越来越高的关注，具有较好的产业化与市场推广应用前景。
2、在液流电池体系中，全氟磺酸质子交换膜是必要组成原件，并且在电堆运行过程中起到分隔两个半电池的活性反应物质、防止发生短路现象的关键作用，同时也起着允许电荷载流子的运输，两个电极之间穿梭以形成内部电流以实现完整电路的作用。质子交换膜需要具有高离子选择性，可以阻止电解液活性物质的交叉污染，同时质子交换膜仍需具有高透过性和质子传导率，保证载流子的快速通过，以降低电池的内阻，还应具有高化学稳定性和高机械强度，以保证电池较长的循环寿命。因此，对全氟磺酸质子交换膜进行改进，以使其达到这些效果，成为了本领域亟待解决的问题之一。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法。本专利技术旨在针对现
2、本专利技术的另一目的在于提供一种全氟磺酸复合膜。该全氟磺酸复合膜是通过上述的用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法制备得到的。
3、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法，其包括以下步骤：
4、（1）质子交换膜预处理：将全氟磺酸膜浸泡在酸性溶液和/或碱性溶液中进行洗涤，然后用去离子水洗涤，得到预处理后的全氟磺酸膜；
5、（2）制备修饰的质子交换膜：将所述预处理后的全氟磺酸膜浸泡在有机聚合物的溶液中，使所述预处理后的全氟磺酸膜的表面形成加强层，得到修饰后的全氟磺酸膜；
6、（3）形成复合膜：将所述修饰后的全氟磺酸膜进行热处理，得到全氟磺酸复合膜。
7、在上述方法中，优选地，在步骤（1）中，所述酸性溶液包括盐酸溶液、过氧化氢溶液和硫酸溶液等中的一种或几种的组合，所述碱性溶液包括氨水、氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液等中的一种或几种的组合。
8、在上述方法中，优选地，在步骤（1）中，所述酸性溶液和所述碱性溶液的浓度分别为0.1-5 mol/l。
9、在上述方法中，优选地，在步骤（1）中，所述洗涤的温度为20-100℃，更优选为60-100℃；所述洗涤的总时间为0.5-8 h小时，更优选为1.5-8 h。
10、在上述方法中，优选地，在步骤（2）中，所述有机聚合物包括聚苯并咪唑（pbi）、聚偏二氟乙烯（pvdf）、聚四氟乙烯（ptfe）和聚乙烯亚胺（pei）等中的一种或几种的组合。
11、在上述方法中，优选地，在步骤（2）中，所述有机聚合物的溶液为有机聚合物溶解在有机溶剂中形成的溶液，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺（dmf）、n-甲基吡咯烷酮（nmp）、二甲基亚砜（dmso）和乙二醇二甲醚（gdme）等中的一种或几种的组合。
12、在上述方法中，优选地，在步骤（2）中，所述有机聚合物的溶液中的有机聚合物的浓度为0.5-10 g/l。
13、在上述方法中，优选地，在步骤（2）中，所述浸泡的温度为20-60℃，时间为0.2-8h。
14、在上述方法中，优选地，在步骤（3）中，所述热处理的温度为80-300℃，时间为4-12h。该热处理的过程可以在烘箱中进行。
15、根据本专利技术一优选实施方式，所述用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法包括以下步骤：
16、（1）质子交换膜预处理：将全氟磺酸膜浸泡在浓度为0.8-1.5 mol/l的过氧化氢溶液中洗涤0.5-2 h，然后浸泡在1-5 mol/l的盐酸溶液中洗涤0.5-2 h，之后浸泡在去离子水中洗涤0.5-2 h，洗涤温度为60-100℃，得到预处理后的全氟磺酸膜；
17、（2）制备修饰的质子交换膜：配制0.5-10 g/l的聚苯并咪唑（pbi）的二甲基甲酰胺（dmf）溶液，将所述预处理后的全氟磺酸膜在所述溶液中于室温浸泡0.2-8 h，使所述预处理后的全氟磺酸膜的表面形成加强层，得到修饰后的全氟磺酸膜；
18、（3）形成复合膜：将所述修饰后的全氟磺酸膜取出后，于烘箱中在80-300℃热处理4-12 h，得到全氟磺酸复合膜。
19、根据本专利技术另一优选实施方式，所述用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法包括以下步骤：
20、（1）质子交换膜预处理：将全氟磺酸膜浸泡在浓度为0.8-1.5 mol/l的过氧化氢溶液中洗涤0.5-2 h，然后浸泡在1-5 mol/l的盐酸溶液中洗涤0.5-2 h，之后浸泡在去离子水中洗涤0.5-2 h，洗涤温度为60-100℃，得到预处理后的全氟磺酸膜；
21、（2）制备修饰的质子交换膜：配制0.5-10 g/l的聚苯并咪唑（pbi）的二甲基甲酰胺（dmf）溶液，作为第一浸泡液；配制0.5-10 g/l的聚偏二氟乙烯（pvdf）的二甲基甲酰胺（dmf）溶液，作为第二浸泡液；将所述预处理后的全氟磺酸膜浸泡在所述第一浸泡液中，再加入所述第二浸泡液，于室温浸泡0.2-8 h，使所述预处理后的全氟磺酸膜的表面形成加强层，得到修饰后的全氟磺酸膜；
22、（3）形成复合膜：将所述修饰后的全氟磺酸膜取出后，于烘箱中在80-300℃热处理4-12 h，得到全氟磺酸复合膜；
23、其中，更优选地，聚苯并咪唑（pbi）与聚偏二氟乙烯（pvdf）的质量比为1:3-3:1；
24、更优选地，所述第一浸泡液和所述第二浸泡液的体积比为1:1。
25、本专利技术第二方面提供了一种全氟磺酸复合膜，其是通过上述的用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法制备得到的。
26、本专利技术提供了一种用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法以及一种全氟磺酸复合膜。本专利技术针对现有的全氟磺酸膜的不足之处，对全氟磺酸膜进行改性，采用有机聚合物作为增强相，形成了新型的全氟磺酸复合膜，该全氟磺酸复合膜具有高质子电导率、高离子选择性和良好的机械性能，能够提高铁铬液流电池的能量效率，减少容量衰减。
27、本专利技术的技术方案至少具有以下有益效果：
28、1、本专利技术提出的全氟磺酸膜改性技术具有操作过程简单且安全、成本低的优点，对环境要求不高，适宜大规模应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述酸性溶液包括盐酸溶液、过氧化氢溶液和硫酸溶液中的一种或几种的组合，所述碱性溶液包括氨水、氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的一种或几种的组合；
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述洗涤的温度为20-100℃；所述洗涤的总时间为0.5-8 h小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（2）中，所述有机聚合物包括聚苯并咪唑、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯和聚乙烯亚胺中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（2）中，所述有机聚合物的溶液为有机聚合物溶解在有机溶剂中形成的溶液，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和乙二醇二甲醚中的一种或几种的组合。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（2）中，所述有机聚合物的溶液中的有机聚合物的浓度为0.5-10 g/L。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（2）中，所述浸泡的温度
8. 根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（3）中，所述热处理的温度为80-300℃，时间为4-12 h。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法包括以下步骤：
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的方法，其中，聚苯并咪唑与聚偏二氟乙烯的质量比为1:3-3:1；所述第一浸泡液和所述第二浸泡液的体积比为1:1。
12.一种全氟磺酸复合膜，其是通过权利要求1-11中任一项所述的用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法制备得到的。
...【技术特征摘要】
1.一种用于铁铬液流电池的质子交换膜改性方法，其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述酸性溶液包括盐酸溶液、过氧化氢溶液和硫酸溶液中的一种或几种的组合，所述碱性溶液包括氨水、氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的一种或几种的组合；
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述洗涤的温度为20-100℃；所述洗涤的总时间为0.5-8 h小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（2）中，所述有机聚合物包括聚苯并咪唑、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯和聚乙烯亚胺中的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤（2）中，所述有机聚合物的溶液为有机聚合物溶解在有机溶剂中形成的溶液，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和乙二醇二甲醚中的一种或几种的组合。
6. 根据权利要求1所述的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐泉，牛迎春，王屾，刘万里，
申请(专利权)人：中海储能科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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