全钒液流电池用新型胍类阴离子交换膜的研究
作为一种大型环保的储能装置，全钒液流电池(VRB)的研究受到了越来越多的关注。其发展目前还处于商业化的初步阶段，其中最大的一个限制因素电池的隔膜。目前用的比较多的Flemion膜及Nafion系列膜，它们都是全氟类的质子交换膜。优点是离子传导率和稳定性比较好，但是也存在着成本高、水迁移以及离子选择性差（钒离子渗透率高）的问题。而阴离子交换膜在成本、水平衡和离子选择性等方面都有着明显的优势，所以，近年来，众多的研究者将目光投向了阴离子交换膜。
本文旨在合成一种新型胍类阴离子交换膜，首先合成了十氟苯僫二唑(FPOx)单体，与四甲基双酚A发生缩聚反应得到基础聚合物含氟聚芳醚唑(FPEO)。然后，利用聚合物FPEO跟N-溴代丁二酰亚胺进行亲核取代，这样反应生成了带有苄溴基的聚合物BFPEO。并且研究了N-溴代丁二酰亚胺用量不同时，溴取代率的变化情况。另外，合成了胍化试剂五甲基胍(PMG)，并对BFPEO进行胍基化改性，最终流延成膜可以制备出胍基功能化的新型阴离子交换膜(GFPEO)。为了确定聚合物的结构，对其进行了FTIR和1H-NMR的分析和表征，还测定了不同胍化程度的膜的主要性能，包括:溶解性能、热稳定性、离子交换容量、电解液吸收率、电解液中的溶胀率、面电阻、电导率、
钒渗透率和静电池自放电情况等。实验结果证明，GFPEO膜具有较好的热稳定性、较高的离子传导率，它的面电阻值略低于相同条件下测得的厚度相当的Nafion膜，室温下电导率可以达到3.6×10-2S.cm-1。因为杜南效应的作用，实验制备膜的钒离子的渗透率为2.1×10-8cm.min-1，远小于Nafion112膜的渗透情况。自放电测试也进一步证明了GFPEO膜良好的阻钒性。有以上这些实验结果可以判定，实验所得GFPEO膜有望应用在全钒液流电池中。
胍类阴离子交换膜;聚芳醚;全钒液流电池;热稳定性
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
吕亚非
2012
中文
TQ425.236;TM911.48
77
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）