磺化聚芳醚砜和全釩液流電池用共混膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了磺化聚芳醚砜和全釩液流電池用共混膜及其制備方法，所述磺化聚芳醚砜制備方法：將含式Ⅰ重復單元的聚芳醚砜與濃硫酸以1:10-1:30w/v混合，80-90℃反應5-25h，即得含式Ⅱ重復單元的磺化聚芳醚砜；所述共混膜制備方法：將磺化聚芳醚砜和聚偏氟乙烯混合，加有機溶劑，至磺化聚芳醚砜、聚偏氟乙烯的質量分數(shù)分別為10-35%、1-12%，攪拌溶解，過濾脫泡，涂覆玻璃板上，先后在50-80℃、95-105℃保溫，降溫得共混膜。本發(fā)明所述制備方法，采用的原料價格低廉，工藝簡單，大大降低了隔膜的成本；所制得的共混膜機械強度強、尺寸穩(wěn)定性高和耐磨性強，適合釩電池長期運行，有利于商品化。
【專利說明】磺化聚芳醚砜和全釩液流電池用共混膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]全釩氧化還原液流電池用離子交換膜領域，特別涉及一種磺化聚芳醚砜和全釩液流電池用共混膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟快速發(fā)展，能源、資源和環(huán)境保護間的矛盾日益突出，促使傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)迫切的向可再生能源轉變。
[0003]調整當前電力能源結構，開發(fā)規(guī)?；蔑L能、太陽能等可再生清潔能源，已經成為我國電力能源發(fā)展的基本國策。風能、太陽能等可再生能源發(fā)電過程具有不連續(xù)和不穩(wěn)定的特點，需要配備蓄電儲能裝置，才能實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的電能輸出，以避免對局部電網產生沖擊而引發(fā)的大規(guī)模惡性事故。到目前為止，在世界范圍內所開發(fā)的新電池技術中，全釩氧化還原液流電池(Redox flow cell)無疑是最有前途的，這種電池具有使用規(guī)模大、壽命長、能量效率高、環(huán)境友好、電流連續(xù)性好等優(yōu)點，通過全釩氧化還原液流電池儲能可以實現(xiàn)在現(xiàn)有的電網系統(tǒng)中的“削峰填谷”作用，能夠緩和電力供需矛盾，提高發(fā)電設備利用率，降低火力發(fā)電能耗。
[0004]全釩氧化還原液流電池是用V(II)/V(III)和V(IV)/V(V)氧化還原電對的H2SO4溶液分別作正負半電池電解液的。H2SO4電離成H+和S042_，然后電解液中H+持續(xù)代替離子交換膜中的H+，并進入另一室電解液中，完成導電過程。當放電時，電池正極電解液中的VO2+離子被還原為VO2+離子，負極電解液中的V2+離子被氧化為V3+離子。當充電時，過程剛好相反。
[0005]釩電池電極反應如下:
充電
【權利要求】
1.一種磺化聚芳醚砜的制備方法，其特征在于，將含有式I所示重復單元的聚芳醚砜與濃硫酸以1:10-1:30w/v混合，于溫度80-90°C，反應5_25h，后加冰水至反應液變?yōu)榘咨z狀物，再用去離子水洗滌白色絲狀物至PH為中性，干燥，即得含有式II所示重復單元的磺化度為25-55%的磺化聚芳醚砜。
2.根據(jù)權利要求1所述磺化聚芳醚砜的制備方法，其特征在于，所述聚芳醚砜與濃硫酸以1:25-1:30w/v混合，于溫度為80-82°C，反應7_9h，得磺化度為45-55%的磺化聚芳醚砜。
3.根據(jù)權利要求1所述磺化聚芳醚砜的制備方法，其特征在于，所述干燥為:先于55-65°C干燥 6-10h，后于 75_85°C干燥 2_5h。
4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述制備方法制得的磺化聚芳醚砜。
5.一種全釩液流電池用共混膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:(1)將權利要求4所述的磺化聚芳醚砜和聚偏氟乙烯混合，置于反應釜中，加入有機溶劑，至磺化聚芳醚砜的質量百分數(shù)為10-35%，聚偏氟乙烯的質量百分數(shù)為1-12%，于60-11 (TC攪拌、溶解3-6h，得溶液；(2)將步驟(1)所得的溶液過濾、脫泡后，均勻涂覆在玻璃板上，于50-80°C保溫10-24h，再升溫至95-105°C保溫ll_13h，降至室溫，即得全釩液流電池用共混膜。
6.根據(jù)權利要求5所述的全釩液流電池用共混膜的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述磺化聚芳醚砜的質量百分數(shù)為10-13%，聚偏氟乙烯的質量百分數(shù)為4-6.5%。
7.根據(jù)權利要求5所述的全釩液流電池用共混膜的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述有機溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或N-基吡咯烷酮。
8.根據(jù)權利要求5-7任一項所述制備方法制得的全釩液流電池用共混膜。
【文檔編號】C08G75/23GK103601888SQ201310536093
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權日:2013年11月1日
【發(fā)明者】魏增福, 劉世念, 蘇偉, 鐘國彬, 李欣 申請人:廣東電網公司電力科學研究院