專利名稱：含阻釩層的復(fù)合膜在全釩液流儲(chǔ)能電池中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型含有芳雜環(huán)聚合物阻釩層的雙層復(fù)合膜在全釩液流儲(chǔ)能電池電解質(zhì)隔膜中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
能源危機(jī)和環(huán)境污染是當(dāng)今世界可持續(xù)發(fā)展面臨的兩大難題。開(kāi)展節(jié)能降耗、加強(qiáng)水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等可再生能源及核能的開(kāi)發(fā)和利用是解決這兩大世界性難題的重要途徑。為保證風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，必須開(kāi)發(fā)高效、廉價(jià)、 污染少和安全可靠的儲(chǔ)能技術(shù)；同時(shí)，電網(wǎng)的調(diào)峰填谷、平衡負(fù)荷也迫切需要開(kāi)發(fā)大規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)。在現(xiàn)有的儲(chǔ)能技術(shù)中，液流儲(chǔ)能電池具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量效率高、初次投資成本低、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低廉、環(huán)境友好、響應(yīng)時(shí)間短及可深度放電等優(yōu)點(diǎn)，使其可以滿足以上諸多領(lǐng)域的運(yùn)行要求。例如，它既可以支持風(fēng)能、太陽(yáng)能等隨機(jī)性很強(qiáng)的可再生能源發(fā)電，又可以作為不間斷電源(UPS)預(yù)防電力中斷事件，還可以用于電網(wǎng)削峰填谷、平衡負(fù)荷提高電能質(zhì)量，提高電站運(yùn)行的穩(wěn)定性等。全釩液流儲(chǔ)能電池(VRB)以不同價(jià)態(tài)的釩離子作為電池反應(yīng)的活性物質(zhì)，正極為 V4VV5+電對(duì)、負(fù)極為v2+/v3+電對(duì)，正負(fù)極電解液分別存放于兩個(gè)儲(chǔ)罐中，工作時(shí)通過(guò)泵把正負(fù)極電解液輸送到電池內(nèi)，完成電化學(xué)反應(yīng)后重新送回電解液儲(chǔ)罐。電池的正負(fù)極之間被電解質(zhì)隔膜隔開(kāi)，充放電時(shí)，電池內(nèi)部主要通過(guò)電解液中氫離子的定向遷移而導(dǎo)通。全釩液流儲(chǔ)能電池(VRB)充放電時(shí)的電極反應(yīng)可表示如下
權(quán)利要求
1.含阻釩層的復(fù)合膜在全釩液流儲(chǔ)能電池中的應(yīng)用，其特征在于1)阻釩層由芳雜環(huán)聚合物膜構(gòu)成，芳雜環(huán)聚合物膜為聚苯并咪唑膜、聚咪唑膜、聚乙烯咪唑膜、聚吡啶膜、聚乙烯吡啶膜、聚吡唑膜、聚嘧啶膜、聚噻唑膜、聚苯并噻唑膜、聚噁唑膜、聚苯并噁唑膜、聚噁二唑膜、聚喹啉膜、聚喹喔啉膜、聚噻二唑膜、聚四嘌呤膜或聚酰亞胺膜；2)該復(fù)合膜的基膜為磺酸類陽(yáng)離子交換膜，即磺酸型基膜；所述的復(fù)合膜可按如下方法制備將磺酸型基膜置于0. 05-10M的NaOH中直至H+被完全交換為Na+，從而得到鈉型化的磺酸型基膜；將阻釩層在110-200°C下轉(zhuǎn)壓至鈉型化的磺酸型基膜一側(cè)得到雙層膜，將得到的雙層膜置于0. l-25mol/L的強(qiáng)酸溶液中酸處理，使阻釩層中的堿基與磺酸型基膜中的H+發(fā)生酸堿交聯(lián)反應(yīng)，最終得到復(fù)合膜。
2.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于轉(zhuǎn)壓時(shí)間為0.l-30min。
3.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于阻釩層厚度為0.1 200微米。
4.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于所述的磺酸類陽(yáng)離子交換膜所選用的磺酸型聚合物為全氟磺酸聚合物、磺化聚砜、磺化聚丙烯、磺化聚醚砜、磺化聚芳醚砜、磺化聚芳砜、磺化聚苯醚、磺化聚醚醚酮、磺化聚芳醚酮中的一種或多種。
5.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于磺酸類陽(yáng)離子交換膜基膜厚度為0.1 200微米。
6.按照權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于所述含阻釩層的復(fù)合膜作為全釩液流儲(chǔ)能電池電解質(zhì)隔膜的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型的含有阻釩層的電解質(zhì)隔膜在全釩液流儲(chǔ)能電池中的應(yīng)用；阻釩層由芳雜環(huán)聚合物膜構(gòu)成，該復(fù)合膜的基膜為磺酸類陽(yáng)離子交換膜；所述的復(fù)合膜可按如下方法制備將磺酸型基膜置于0.05-10M的NaOH中直至H+被完全交換為Na+，從而得到鈉型化的磺酸型基膜；將阻釩層在110-200℃下轉(zhuǎn)壓至鈉型化的磺酸型基膜上得到雙層膜，將得到的雙層膜置于0.1-25mol/L的強(qiáng)酸溶液中酸處理，使阻釩層中的堿基與磺酸型基膜中的H+發(fā)生酸堿交聯(lián)反應(yīng)，最終得到雙層復(fù)合膜。同時(shí)，本發(fā)明使用價(jià)格低廉且阻釩效果明顯的烴類阻釩層，對(duì)液流儲(chǔ)能電池的成本控制也起到了積極的作用。
文檔編號(hào)H01M2/16GK102299352SQ20101021016
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者張華民, 張宇, 畢成, 肖少華, 麥振聲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所, 大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司