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两性离子交换膜的制备方法技术

技术编号:6528131 阅读:624 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公布了一种两性离子交换膜的制备方法,具体涉及一种用于全钒液流电池的两性离子交换膜的制备方法。该方案包括:对聚合物粉体聚偏氟乙烯进行辐照接枝;将辐照接枝后聚合物粉体转化成膜材料;将上述膜材料进行磺化、水解,引入具有阳离子交换功能的磺酸根基团,然后,将该膜材料放入盐酸水溶液中进行质子化反应,引入具有阴离子交换功能的叔氨基,得到两性离子交换膜。本发明专利技术以价格低廉的商品化聚偏氟乙烯树脂作为原材料,一方面可以降低制膜的成本;另一方面,由于C-F键的键能比较大,使得该膜在强酸强氧化性的电化学环境下能保持良好的耐化学稳定性;本发明专利技术同时解决了传统非均相辐照接枝膜的接枝链在膜的垂直方向分布不均匀的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学和高分子功能膜材料
,具体涉及一种用于全钒液流电池的。全钒液流电池(VRFB)是一种以不同价态钒离子作为电池反应活性物质的能量储存系统,具有储能效率高、循环寿命长、安全可靠、低成本等优点,在大规模储能中有良好的应用前景。离子交换膜材料是VRFB的核心功能组件,其主要作用为分隔正负两极的电解液和传导质子。为了提高VRFB能量效率并延长其循环寿命,离子交换膜应该能够有效阻碍钒离子渗透,并具有质子传导率高、化学稳定性好等性能。就目前商品化离子交换膜的总体情况来看,还没有一种离子交换膜能完全满足上述要求。由于VRFB电解液的强酸性以及VO2+的强氧化性,很多离子交换膜在用于 VRFB中会发生降解,不能满足使用要求;杜邦公司生产的Nafion系列隔膜虽然稳定性较好,电导率也比较高,但是在离子选择性方面表现不佳,交叉污染现象严重,而且价格昂贵,不能满足大规模储能的需要。为了解决上述问题,各国研究者进行了大量的工作。 M. Myllas-Kazacos将Daramic浸泡于二乙烯基苯(DVB)溶液中,然后在过二硫酸钠中加热引发DVB交联,最后以浓硫酸对复合膜进行磺化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两性离子交换膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:1)对聚合物粉体进行辐照接枝,有两种方法:a)将聚合物粉体、反应单体、溶剂加入到辐照管中,通氮气后密封,然后用60Coγ-射线或电子束在室温下进行共辐照接枝反应,吸收剂量为5-100kGy;b)采用预辐照接枝的方法,具体步骤是先将聚合物粉体置于有氧或无氧的环境中,用60Coγ-射线或电子束辐照一定剂量,并在低温下保存,然后将辐照后的粉体与单体溶液混合,在特定温度下搅拌反应1-6h;反应完毕后,取出辐照接枝后的粉体,用甲苯洗净均聚物和未反应完的单体;其中,聚合物粉体为聚偏氟乙烯;单体I为苯乙烯、α甲基苯乙烯和三氟苯乙烯中的一种或一种以上...

【技术特征摘要】
1.一种两性离子交换膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤1)对聚合物粉体进行辐照接枝,有两种方法a)将聚合物粉体、反应单体、溶剂加入到辐照管中,通氮气后密封,然后用6tlCoY-射线或电子束在室温下进行共辐照接枝反应,吸收剂量为5-100kGy ;b)采用预辐照接枝的方法,具体步骤是先将聚合物粉体置于有氧或无氧的环境中,用 60Co γ -射线或电子束辐照一定剂量,并在低温下保存,然后将辐照后的粉体与单体溶液混合,在特定温度下搅拌反应1- ;反应完毕后,取出辐照接枝后的粉体,用甲苯洗净均聚物和未反应完的单体;其中,聚合物粉体为聚偏氟乙烯;单体I为苯乙烯、α甲基苯乙烯和三氟苯乙烯中的一种或一种以上;单体II为甲基丙烯酸二甲胺乙酯;反应溶剂为丙酮,异丙醇和二氯甲烷中的一种或者一种以上;2)将上述辐照接枝后聚合物粉体转化成膜材料,有两种方法a)溶液相转化法,将接枝后的聚合物粉体在有机溶剂中加热搅拌溶解,得到一定浓度的聚合物铸膜液,随后注入到平整洁净的玻璃板上,用刮刀控制液膜的厚度在20-100微米,置于烘箱中50-10(TC烘干成膜,最后用去离子水洗净;b)热压法,将接枝后的聚合物粉体直接置于热压机中,在185-190°C和8-lOMI^a下,热压20-30min得到高分子膜材料;3)将上述膜材料进行磺化、水解,引入具有阳离子交换功能的磺酸根基团,然后,将该膜材料放入盐酸水溶液中进行质子化反应,引入具有阴离子交换功能的叔氨基,得到两性离子交换膜。2...

【专利技术属性】
技术研发人员:翟茂林马骏彭静李久强
申请(专利权)人:北京大学
类型:发明
国别省市:11

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