一种共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及全钒液流电池技术领域，具体涉及一种共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜及其制备方法和应用。该质子交换膜结构包括聚合物主链、磺酸基团、连接剂和交联剂分子，将磺化的聚苯并咪唑聚合物、COF交联剂与连接剂溶于N‑甲基吡咯烷酮，经过处理后获得COF交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜。针对全钒液流电池正负极钒离子交叉、全钒液流电池容量衰减和能量效率低的问题，本发明专利技术通过磺化处理提升磺化聚苯并咪唑质子交换膜的亲水性，降低传质阻力。引入共价有机骨架后，增大的自由体积有助于构建快速质子传输通道，而且可以容纳水分子限制膜材料的溶胀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及全钒液流电池，具体涉及一种共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜及其制备方法和应用。

技术介绍

1、我国风光配储的装机量逐年攀升，但是新能源发电具有间歇性和波动性的特点，无法直接并入电网使用。长时储能技术具有调峰调频的优势，因此亟需发展与新能源相匹配的长时储能技术。一般认为长时储能是具有4小时以上放电时长的储能系统。长时储能技术主要包括：压缩空气储能、抽水储能、熔盐储能和液流电池。液流电池因具有能量转化效率高、稳定安全和部署灵活的优点，被认为是长时储能技术发展的首选技术路线。

2、目前，液流电池中发展最成熟的是全钒液流电池。全钒液流电池的正极电解液为含有4价钒离子和5价钒离子的溶液，负极电解液为含有2价钒离子和3价钒离子的溶液。通过正负极不同价态钒离子的氧化还原反应，完成电能和化学能之间的相互转化，实现电能的存储和释放。膜材料作为液流电池中的关键材料，具有防止正负极电解液交叉、隔离阴阳极和传导质子的作用。目前，在全钒液流电池中使用的是商业化的nafion膜，nafion膜具有化学稳定性好和电导率高的优点。但是，由于其较差的离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，该质子交换膜结构包括聚合物主链、磺酸基团、连接剂和交联剂分子，如式(I)所示结构；

2.根据权利要求1所述的共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，交联剂分子包含如式(II)或(III)所示结构的COF交联剂：

3.根据权利要求2所述的共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，该质子交换膜结构为(II)和(III)中的任意一种COF交联剂交联的磺化苯并咪唑质子交换膜。

4.根据权利要求1所述的共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，连接剂如式(...

【技术特征摘要】

1.一种共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，该质子交换膜结构包括聚合物主链、磺酸基团、连接剂和交联剂分子，如式(i)所示结构；

2.根据权利要求1所述的共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，交联剂分子包含如式(ii)或(iii)所示结构的cof交联剂：

3.根据权利要求2所述的共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，该质子交换膜结构为(ii)和(iii)中的任意一种cof交联剂交联的磺化苯并咪唑质子交换膜。

4.根据权利要求1所述的共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，连接剂如式(iv)所示结构：

5.根据权利要求4所述的共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，该质子交换膜结构为二溴丁烷、二溴戊烷、二溴己烷、二溴庚烷和二溴辛烷中的一种或两种以上连接剂连接的磺化苯并咪唑质子交换膜。

6.根据权利要求1所述的共价有机骨架交联的磺化聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，该质子交换膜的交联度为2％～45％，离子交换容量为0.5～3.0meq/g；优选的，交联度为5％～35％，磺化度为30％～100％，离子交换容量为1.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，唐奡，齐美娟，李瑛，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：