[發(fā)明專利]釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210128014.2
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102637891A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 茍鵬飛;吳紅兵;鐘連兵;肖毅;胡星
• 申請（專利權(quán)）人: 東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M8/20;H01M8/02
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所 51106
• 代理人: 劉克勤;賀元

1.一種釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜，其特征在于，所述釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜由全氟磺酸樹脂與聚醚胺的交聯(lián)物制成，該交聯(lián)物結(jié)構(gòu)式如下：

；

式中：

代表全氟磺酸樹脂的主鏈或側(cè)鏈；

?代表聚醚胺的主鏈。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜，其特征在于，

所述全氟磺酸樹脂為氫型，具有如下分子結(jié)構(gòu)式：

；

x、y分別為1～10000的整數(shù)，m為0或1或2，n為1～6的整數(shù)；

該全氟磺酸樹脂的數(shù)均分子量為8000～100000，交換容量為0.70～1.50?mmol/g；

所述聚醚胺具有如下分子結(jié)構(gòu)式：

；

x為1～100的整數(shù)，該聚醚胺的數(shù)均分子量為230～4000。

3.一種權(quán)利要求1或2所述釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜的制備方法，所述制備方法是在溶液中將親水大分子聚醚胺與全氟磺酸樹脂交聯(lián)，使親水大分子聚醚胺分子鏈兩端的氨基與全氟磺酸樹脂的磺酸基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，再將溶劑揮發(fā)制成親水交聯(lián)型全氟磺酸質(zhì)子膜，具體步驟是：

1）.?將N，N-二甲基-4-氨基吡啶和全氟磺酸樹脂按0:1～0.01:1的質(zhì)量比溶于有機(jī)溶劑中，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3～10%的溶液；

2）.?將所選聚醚胺按照NH₂/SO₃^-=0.01～0.5加入到步驟1）配成的溶液中混合，并將混合溶液在40～85℃條件下，持續(xù)攪拌0.5～4h，進(jìn)行預(yù)交聯(lián)；

3）.?將步驟2）所制的預(yù)交聯(lián)溶液經(jīng)過濃縮處理，制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～30%的濃縮液；

4）.?將步驟3）制得的濃縮液澆鑄于玻璃模具中，進(jìn)行升溫，使?jié)饪s液中的溶劑揮發(fā)，交聯(lián)成膜，制得親水交聯(lián)型質(zhì)子膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜的制備方法，其特征在于，步驟1）中的有機(jī)溶劑為二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、乙醇、丙醇、異丙醇、水中的一種或者任意數(shù)種的混合物。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜的制備方法，其特征在于，步驟1）中全氟磺酸樹脂的溶解溫度為180～300℃，溶解壓力為0.1～8MPa，溶解時間為0.5～10h。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜的制備方法，其特征在于，步驟2）中所選聚醚胺為牌號D230、D400、D2000、D4000中的一種或者任意數(shù)種的混合物。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜的制備方法，其特征在于，步驟3）中濃縮處理的濃縮設(shè)備為薄膜蒸發(fā)器或其它具有相同功能的蒸發(fā)器。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜的制備方法，其特征在于，所述薄膜蒸發(fā)器的有效蒸發(fā)面積為0.5～10m²，冷凝器冷卻面積為15～40m²，蒸發(fā)溫度為50～80℃，濃縮時間為0.5～5h。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜的制備方法，其特征在于，步驟4）中交聯(lián)成膜的溫度為130～200℃，處理時間為0.5～5h。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述釩電池全氟磺酸質(zhì)子膜的制備方法，其特征在于，步驟4）中制膜的厚度為30～300um，根據(jù)需要可通過調(diào)整成膜溫度和時間調(diào)整膜的厚度。