[發(fā)明專利]一種有機(jī)聚合物液流電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010562492.9
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111564649B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武奕;徐俊輝;陳留平;崔耀星;蘇志俊;李丹;朱足妹;杜濱陽;聶晶晶
• 申請（專利權(quán)）人: 中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司;浙江大學(xué)
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;C08F220/34;C08F226/06
• 代理公司: 常州至善至誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32409
• 代理人: 張媛嬌

1.一種有機(jī)聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，包括：

兩個(gè)電解液儲液庫，兩個(gè)所述電解液儲液庫間隔開分布，每個(gè)所述電解液儲液庫的溶腔內(nèi)儲存有電解液，一所述電解液儲液庫內(nèi)的電解液內(nèi)具有正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)為TEMPO功能化有機(jī)聚合物，另一所述電解液儲液庫內(nèi)的電解液內(nèi)具有負(fù)極活性物質(zhì)，所述負(fù)極活性物質(zhì)為紫羅堿功能化有機(jī)聚合物，所述正極活性物質(zhì)和所述負(fù)極活性物質(zhì)以本體形式直接溶解或分散在以水為溶劑的體系中且分別存儲于對應(yīng)的所述電解液儲液庫中，所述體系中還溶解有支持電解質(zhì)；

液流電池堆，所述液流電池堆與所述電解液儲液庫連通，所述電解液被輸入或者輸出所述電解液儲液庫以進(jìn)行氧化還原反應(yīng)；其中，

所述TEMPO功能化有機(jī)聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

所述紫羅堿功能化有機(jī)聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

其中，所述TEMPO功能化有機(jī)聚合物由含正極活性分子的2-甲基-2-丙烯酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶甲酯、自合成的水溶性的VIMS為單體，水溶性引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合反應(yīng)得到，其化學(xué)反應(yīng)式如式(1)和式(2)所示：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述TEMPO功能化有機(jī)聚合物的制備包括以下步驟：

S11、將1-乙烯基咪唑和1,3-丙烷磺內(nèi)酯混合后加入乙腈溶劑，在N₂氛圍下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將所得的反應(yīng)液抽濾，洗滌，最后真空干燥，得到白色粉末狀固體顆粒VIMS；

S12、將2-甲基-2-丙烯酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶甲酯和所述VIMS混合后加入去離子水，N₂氛圍下加熱攪拌除氧，加入所述引發(fā)劑的水溶液進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完全后冷卻降溫，在反應(yīng)液中加入H₂O₂和Na₂WO₄，常溫下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)液逐漸變成淺黃色并略微泛粉色，再加入H₂O₂溶液，繼續(xù)室溫下攪拌反應(yīng)；然后將反應(yīng)液進(jìn)行透析，得到純凈的所述TEMPO功能化有機(jī)聚合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，步驟S12中引發(fā)劑為偶氮二異丁基脒鹽酸鹽、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽中的一種或幾種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，單體2-甲基-2-丙烯酸-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶甲酯與單體VIMS的摩爾比為1:1～1:2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述紫羅堿功能化有機(jī)聚合物共聚物由自合成的3-((4-乙烯基芐基)-[4,4'-聯(lián)吡啶]-1,1'-二鎓基)丙烷-1-磺酸氯化物為單體，采用水溶性引發(fā)劑引發(fā)單體聚合得到，其化學(xué)反應(yīng)式如式(3)和式(4)所示：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述紫羅堿功能化有機(jī)聚合物共聚物的制備包括以下步驟：

S21、將4-乙烯基芐基-(4,4'-聯(lián)吡啶)鎓鹽和3-氯-2-羥基丙基三甲基氧化銨混合后加入乙醇溶劑，在N₂氛圍下冷凝反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后蒸去溶劑，得到橙紅色帶白色固體，用乙腈洗滌，抽濾，真空干燥,最后得到橙紅色固體3-((4-乙烯基芐基)-[4,4'-聯(lián)吡啶]-1,1'-二鎓基)丙烷-1-磺酸氯化物；

S22、將所述3-((4-乙烯基芐基)-[4,4'-聯(lián)吡啶]-1,1'-二鎓基)丙烷-1-磺酸氯化物單體溶于去離子水溶劑，充N₂除氧，再注入引發(fā)劑的水溶液，反應(yīng)結(jié)束后停止加熱，得到白色偏紅的濁液，去離子水透析，得到含有紅棕色沉淀的懸濁液，再將純凈的反應(yīng)液冷凍干燥，得到紅色的固體的所述紫羅堿功能化有機(jī)聚合物。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)聚合物液流電池系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟S22中的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、安息香二甲醚中的一種。