磺化聚芳醚砜和全钒液流电池用共混膜及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了磺化聚芳醚砜和全钒液流电池用共混膜及其制备方法，所述磺化聚芳醚砜制备方法：将含式Ⅰ重复单元的聚芳醚砜与浓硫酸以1:10-1:30w/v混合，80-90℃反应5-25h，即得含式Ⅱ重复单元的磺化聚芳醚砜；所述共混膜制备方法：将磺化聚芳醚砜和聚偏氟乙烯混合，加有机溶剂，至磺化聚芳醚砜、聚偏氟乙烯的质量分数分别为10-35%、1-12%，搅拌溶解，过滤脱泡，涂覆玻璃板上，先后在50-80℃、95-105℃保温，降温得共混膜。本发明所述制备方法，采用的原料价格低廉，工艺简单，大大降低了隔膜的成本；所制得的共混膜机械强度强、尺寸稳定性高和耐磨性强，适合钒电池长期运行，有利于商品化。
【专利说明】磺化聚芳醚砜和全钒液流电池用共混膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]全钒氧化还原液流电池用离子交换膜领域，特别涉及一种磺化聚芳醚砜和全钒液流电池用共混膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济快速发展，能源、资源和环境保护间的矛盾日益突出，促使传统的能源系统迫切的向可再生能源转变。
[0003]调整当前电力能源结构，开发规模化利用风能、太阳能等可再生清洁能源，已经成为我国电力能源发展的基本国策。风能、太阳能等可再生能源发电过程具有不连续和不稳定的特点，需要配备蓄电储能装置，才能实现连续、稳定的电能输出，以避免对局部电网产生冲击而引发的大规模恶性事故。到目前为止，在世界范围内所开发的新电池技术中，全钒氧化还原液流电池(Redox flow cell)无疑是最有前途的，这种电池具有使用规模大、寿命长、能量效率高、环境友好、电流连续性好等优点，通过全钒氧化还原液流电池储能可以实现在现有的电网系统中的“削峰填谷”作用，能够缓和电力供需矛盾，提高发电设备利用率，降低火力发电能耗。
[0004]全钒氧化还原液流电池是用V(II)/V(III)和V(IV)/V(V)氧化还原电对的H2SO4溶液分别作正负半电池电解液的。H2SO4电离成H+和S042_，然后电解液中H+持续代替离子交换膜中的H+，并进入另一室电解液中，完成导电过程。当放电时，电池正极电解液中的VO2+离子被还原为VO2+离子，负极电解液中的V2+离子被氧化为V3+离子。当充电时，过程刚好相反。
[0005]钒电池电极反应如下:
充电
【权利要求】
1.一种磺化聚芳醚砜的制备方法，其特征在于，将含有式I所示重复单元的聚芳醚砜与浓硫酸以1:10-1:30w/v混合，于温度80-90°C，反应5_25h，后加冰水至反应液变为白色丝状物，再用去离子水洗涤白色丝状物至PH为中性，干燥，即得含有式II所示重复单元的磺化度为25-55%的磺化聚芳醚砜。
2.根据权利要求1所述磺化聚芳醚砜的制备方法，其特征在于，所述聚芳醚砜与浓硫酸以1:25-1:30w/v混合，于温度为80-82°C，反应7_9h，得磺化度为45-55%的磺化聚芳醚砜。
3.根据权利要求1所述磺化聚芳醚砜的制备方法，其特征在于，所述干燥为:先于55-65°C干燥 6-10h，后于 75_85°C干燥 2_5h。
4.根据权利要求1-3任一项所述制备方法制得的磺化聚芳醚砜。
5.一种全钒液流电池用共混膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)将权利要求4所述的磺化聚芳醚砜和聚偏氟乙烯混合，置于反应釜中，加入有机溶剂，至磺化聚芳醚砜的质量百分数为10-35%，聚偏氟乙烯的质量百分数为1-12%，于60-11 (TC搅拌、溶解3-6h，得溶液；(2)将步骤(1)所得的溶液过滤、脱泡后，均匀涂覆在玻璃板上，于50-80°C保温10-24h，再升温至95-105°C保温ll_13h，降至室温，即得全钒液流电池用共混膜。
6.根据权利要求5所述的全钒液流电池用共混膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述磺化聚芳醚砜的质量百分数为10-13%，聚偏氟乙烯的质量百分数为4-6.5%。
7.根据权利要求5所述的全钒液流电池用共混膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述有机溶剂为N，N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或N-基吡咯烷酮。
8.根据权利要求5-7任一项所述制备方法制得的全钒液流电池用共混膜。
【文档编号】C08G75/23GK103601888SQ201310536093
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】魏增福, 刘世念, 苏伟, 钟国彬, 李欣 申请人:广东电网公司电力科学研究院