[发明专利]一种用于全钒液流电池的质子交换膜的改性方法

说明书

本发明涉及一种用于全钒液流电池的质子交换膜的改性方法，涉及电池技术领域。其包括以下步骤：S1、亚微米级ZSM‑5型沸石的制备：将去离子水、四丙基氢氧化铵、硅酸、偏铝酸钠混合均匀，混合液采用水热合成法，之后经离心清洗、干燥，制备出亚微米级ZSM‑5型沸石；S2、复合质子交换膜的制备：采用所述步骤S1的亚微米级ZSM‑5型沸石和质子交换膜溶液制备出复合质子交换膜。采用本发明改性方法制备的复合质子交换膜的吸水性、离子交换容量、质子导电性、钒离子渗透率等性能均优于未改性的质子交换膜。相比于未改性的质子交换膜，复合质子交换膜的钒离子渗透率下降了11％，质子电导率提高了20％。

技术领域

本发明涉及一种用于全钒液流电池的质子交换膜的改性方法，涉及电池技术领域。

背景技术

全钒液流电池是一种用于电能储蓄的电化学储能系统，具有电化学性能好，成本合理，操作方便，安全性好，污染小等优点。全钒液流电池结构简单，主要由正负极、质子交换膜、电解质储液系统及泵系统等组成。

其中，质子交换膜是该系统最重要的组成部分之一，杜邦公司的产品Nafion(全氟化离子交换树脂)膜由于具有优良的电化学性能和较好的化学稳定性等特点，因此，其是目前在钒液流电池领域应用最为广泛的质子交换膜，但是，Nafion质子交换膜的阻钒性能差，而阻钒性能差将直接影响质子交换膜的综合性能的提高，以致影响全钒液流电池的电化学性能。

综上所述，急需提供一种用于全钒液流电池的质子交换膜的改性方法，进而制备出阻钒性能佳，电化学性能佳的复合质子交换膜。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种用于全钒液流电池的质子交换膜的改性方法，该改性方法简单可靠，可操作性强，采用改性方法制备的复合质子交换膜的吸水性、离子交换容量、质子导电性、钒离子渗透率等性能均优于未改性的质子交换膜。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种用于全钒液流电池的质子交换膜的改性方法，其包括以下步骤：

S1、亚微米级ZSM-5型沸石的制备：将去离子水、四丙基氢氧化铵、硅酸、偏铝酸钠混合均匀，混合液采用水热合成法，之后经离心清洗、干燥，制备出亚微米级ZSM-5型沸石；

S2、复合质子交换膜的制备：采用所述步骤S1的亚微米级ZSM-5型沸石和质子交换膜溶液制备出复合质子交换膜。

作为本发明用于全钒液流电池的质子交换膜的改性方法的一种改进，所述步骤S2包括以下步骤：

S21、将亚微米级ZSM-5型沸石、二甲基甲酰胺与质子交换膜溶液混合均匀；

S22、对混合液进行挥发处理；

S23、对挥发后的混合液蒸发至无溶剂；

S24、对蒸发完溶剂的膜进行老化；

S25、冷却至室温后，加入去离子水浸泡，取出、干燥，即可获得复合质子交换膜。

作为本发明用于全钒液流电池的质子交换膜的改性方法的一种改进，在所述步骤S1中，首先将去离子水加入到四丙基氢氧化铵水溶液中，搅拌形成均匀溶液，然后将硅酸加入到该均匀溶液中，之后添加偏铝酸钠，搅拌均匀后得到乳白色混合液；

所述亚微米级ZSM-5型沸石的尺寸为100-500nm。

作为本发明用于全钒液流电池的质子交换膜的改性方法的一种改进，所述步骤S1中的去离子水和四丙基氢氧化铵的质量比为1:2.5-1:3.5，硅酸与四丙基氢氧化铵的质量比为1:5-2:5，偏铝酸钠与硅酸的质量比为1:25-1:5；