[發明專利]一種用于全釩液流電池的質子交換膜的改性方法

有效

• 申請號: 201611168661.0
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106711484B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 武俊偉;劉彥辰;安德魯·貝克;張強;崔彥輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: H01M8/1088
• 分類號: H01M8/1088;H01M8/1048;H01M8/18
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種用于全釩液流電池的質子交換膜的改性方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、Na-A型沸石的制備：以硅酸鈉和氫氧化鋁分別作為制備Na-A型沸石的硅源和鋁源，采用水熱合成法制備Na-A型沸石；

S2、NH₄-A型沸石的制備：對所述步驟S1制備的Na-A型沸石進行離子交換處理，得到NH₄-A型沸石；

S3、H-A型沸石的制備：對所述步驟S2制備的NH₄-A型沸石采用水蒸氣加熱法制備H-A型沸石；

S4、SPEEK原料的制備：通過后磺化法制備SPEEK原料；

S5、SPEEK復合膜的制備：將所述步驟S3制備的H-A型沸石摻雜到所述步驟S4制備的SPEEK原料中，制備出SPEEK復合膜。

2.如權利要求1所述的用于全釩液流電池的質子交換膜的改性方法，其特征在于：所述步驟S3的方法具體如下：

首先將NH₄-A型沸石置于瓷舟中，然后將瓷舟置于充滿水蒸氣的裝置內，最后將該裝置置于干燥箱中進行保溫處理；

其中，所述步驟S3的保溫溫度為100-500℃，保溫時間為1-3h。

3.如權利要求1所述的用于全釩液流電池的質子交換膜的改性方法，其特征在于：所述步驟S4包括以下步驟：

S41、對PEEK粉末進行干燥處理；

S42、在干燥后的PEEK粉末中緩慢添加濃硫酸，室溫攪拌直至PEEK粉末溶解于濃硫酸中；

S43、對溶解后的PEEK溶液水浴條件下加熱并攪拌，得到反應混合液；

S44、對反應混合液冷卻、攪拌并緩慢注入冰冷的去離子水中，獲得纖維狀固體析出物；

S45、反復清洗、過濾固體析出物，去除固體析出物表面殘余的硫酸；

S46、將所述步驟S45的產品干燥至恒重，獲得SPEEK原料。

4.如權利要求3所述的用于全釩液流電池的質子交換膜的改性方法，其特征在于：所述步驟S41中的干燥溫度為50-70℃，干燥時間為12-36h，所述步驟S46中的干燥溫度為50-70℃。

5.如權利要求3所述的用于全釩液流電池的質子交換膜的改性方法，其特征在于：所述步驟S43中的水浴溫度為60-80℃，攪拌時間為30-80min。

6.如權利要求3所述的用于全釩液流電池的質子交換膜的改性方法，其特征在于：在所述步驟S44中，首先將反應混合液置于冰水中冷卻10-30min，然后將反應混合液移至恒壓滴定管中，在機械攪拌下，最后緩慢注入冰冷的去離子水中，獲得纖維狀固體析出物。

7.如權利要求1所述的用于全釩液流電池的質子交換膜的改性方法，其特征在于：所述步驟S5包括以下步驟：

S51、將H-A型沸石、N,N-二甲基乙酰胺與SPEEK原料混合均勻；

S52、對混合液進行蒸干溶劑并老化處理；

S53、冷卻至室溫后，加入去離子水浸泡，取出、再浸泡于去離子水中，即可獲得SPEEK復合膜。

8.如權利要求7所述的用于全釩液流電池的質子交換膜的改性方法，其特征在于：所述步驟S51中的H-A型沸石與SPEEK復合膜的質量比為1:100-1:10。

9.如權利要求7所述的用于全釩液流電池的質子交換膜的改性方法，其特征在于：所述步驟S52中的蒸干溫度50-70℃，蒸干時間20-40h，老化溫度為80-100℃，老化時間為0.5-5h。