一種采用射線輻照接枝法制備全釩電池均相離子交換膜的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種采用射線輻照接枝法制備全釩電池均相離子交換膜的方法。
【背景技術】
[0002] 全釩氧化還原液流電池（VRB)是一種新型的化學電源，以溶解在電解液中不同價 態(tài)的釩離子作為電池正極和負極活性物質(zhì)，正極電解液和負極電解液分開儲存，從原理上 避免電池儲存過程自放電現(xiàn)象，適合于大規(guī)模儲能過程應用。由于全釩氧化還原液流電池 對于風能、太陽能等可再生能源發(fā)電過程具有特殊重要意義，作為可再生能源利用過程關 鍵技術在國際上得到優(yōu)先發(fā)展。
[0003] 離子交換膜是釩電池的重要組成部分。1950年，美國人W. Juda首先發(fā)明了離子 交換膜。最初的陰、陽離子交換膜是非均相的，即由陰、陽離子交換樹脂粉分別與黏合劑聚 乙烯和異丁橡膠混煉并與增強網(wǎng)布一起壓制而成的。在膜的微觀結構中，活性的離子交換 樹脂粉和惰性的黏合劑呈兩相狀態(tài)，所以稱為非均相離子交換膜。后來，美國和日本又相繼 發(fā)展了均相離子交換膜及其制備方法。均相離子交換膜具有優(yōu)異的電化學性能，在各個應 用領域中逐漸取代了非均相膜。
[0004] 我國離子交換膜的研制始于20世紀60年代，當時研制的是非均相膜，主要用于苦 咸水和海水電滲析脫鹽制備飲用水。20世紀70年代初，我國研制出了均相離子交換膜， 隨后又研制出了多種性能優(yōu)良的均相陰、陽離子交換膜。但均相離子交換膜的真正投入生 產(chǎn)和實際應用很少。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是為了提升離子交換膜的化學穩(wěn)定性和阻釩離子滲透性能等。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種采用射線輻照接枝法制備全釩 電池均相離子交換膜的方法，技術路線上采用γ-射線輻照接枝法。首先采用Co γ-射線 輻照源輻照聚乙烯薄膜，使聚乙烯高分子鏈產(chǎn)生自由基，接著，將輻照膜浸在苯乙烯中進行 接枝反應，聚乙烯分子中的自由基引發(fā)苯乙烯接枝聚合而形成接枝共聚物，得接枝膜，即聚 乙烯接枝聚苯乙烯或稱基膜。由于支鏈有苯環(huán)存在，直接用濃硫酸或氯磺酸進行磺化得到 陽離子交換膜；用氯甲醚在無水氯化鋅催化劑存在下進行氯甲基化，接著用三甲胺進行季 銨化得到陰離子交換膜。
[0007] 在苯乙烯中添加體積濃度為35%的乙醇改進接枝膜的性能。
[0008] 聚乙烯接枝苯乙烯陰、陽離子交換膜的結構如下。
[0009] (1)陽離子交換膜。
【主權項】
1. 一種采用射線輻照接枝法制備全釩電池均相離子交換膜的方法，其特征在于：技術 路線上采用Y-射線輻照接枝法；首先采用CoY-射線輻照源輻照聚乙烯薄膜，使聚乙烯 高分子鏈產(chǎn)生自由基，接著，將輻照膜浸在苯乙烯中進行接枝反應，聚乙烯分子中的自由基 引發(fā)苯乙烯接枝聚合而形成接枝共聚物，得接枝膜，即聚乙烯接枝聚苯乙烯或稱基膜；由于 支鏈有苯環(huán)存在，直接用濃硫酸或氯磺酸進行磺化得到陽離子交換膜；用氯甲醚在無水氯 化鋅催化劑存在下進行氯甲基化，接著用三甲胺進行季銨化得到陰離子交換膜。
2. 根據(jù)權利要求1所述的制備全釩電池均相離子交換膜的方法，其特征在于：在苯乙 烯中添加體積濃度為35%的乙醇改進接枝膜的性能。
3. -種采用射線輻照接枝法制備全釩電池均相離子交換膜的方法，其特征在于：通過 以氟碳化合物的膜作基膜接枝苯乙烯來制備耐硝酸的陽離子交換膜，采用CoY-射線共輻 照接枝法將聚全氟乙丙烯薄膜浸在苯乙烯和乙醇混合液中充氮，然后置于CoY-源室內(nèi)， 于室溫下輻照一定時間后取出，再在水浴上加熱一定時間，得接枝膜，最后將接枝膜置于含 有50g/L硫酸銀催化劑的濃硫酸中，于一定溫度下磺化即得均勻平整的、耐硝酸的聚全氟 乙丙烯苯乙烯陽離子交換膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用射線輻照接枝法制備全釩電池均相離子交換膜的方法，技術路線上采用γ-射線輻照接枝法。首先采用Co γ-射線輻照聚乙烯薄膜，使聚乙烯高分子鏈產(chǎn)生自由基，接著將輻照膜浸在苯乙烯和體積濃度為35%的乙醇混合液中進行接枝反應，聚乙烯分子中的自由基引發(fā)苯乙烯接枝聚合而形成接枝共聚物，得接枝膜，即基膜。然后直接用濃硫酸或氯磺酸進行磺化得到陽離子交換膜；用氯甲醚在無水氯化鋅催化劑存在下進行氯甲基化，接著用三甲胺進行季銨化得到陰離子交換膜。另外，也通過以氟碳化合物的膜作基膜接枝苯乙烯可以制備耐硝酸的陽離子交換膜。本發(fā)明可以提高離子交換膜的化學穩(wěn)定性和阻釩離子滲透性能等。
【IPC分類】H01M8-02, H01M8-18
【公開號】CN104779404
【申請?zhí)枴緾N201510164598
【發(fā)明人】陳殿磊, 吳艷民, 任鳳
【申請人】深圳市萬越新能源科技有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月9日