[发明专利]一种钒电池用基于三嗪衍生物隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钒电池用基于三嗪衍生物隔膜及其制备方法，首先将2,4‑二氨基‑6‑苯基‑1,3,5‑三嗪、2‑氯乙基乙烯基醚加入到有机溶剂中并混合均匀，30‑40℃下搅拌回流反应6‑8小时，后在40‑50℃下旋蒸除去溶剂，再依次用乙醚和乙酸乙酯分别洗涤3‑5次，最后再在40‑50℃下旋蒸除去溶剂，制得聚合型三嗪衍生物；然后将上述的聚合型三嗪衍生物、聚合型单体、全氟正丙基乙烯基醚、乳化剂和光引发剂混合，滴在玻璃板上，放入在氮气或惰性气体氛围下的200‑250nm的紫外灯下照45‑55分钟，发生聚合反应，制得聚合物膜。本发明制备方法简单易行，机械性能、抗紫外老化性能和化学稳定性更优异，离子传导率更高，阻钒性更好，且在制备过程中不使用剧毒原料，绿色环保。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种燃料电池部件，具体涉及一种钒电池用基于三嗪衍生物隔膜及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的发展和人口的递增，地球上可用资源日趋短缺，环境问题日趋严重，因此，可重复利用，对环境友善以及能源转化效率高的绿色新能源技术引起了业界的广泛关注，已经成为各国工业和学术界共同追求的目标。其中，作为绿色新能源技术之一的全钒氧化还原液流电池由于寿命长、灵活性好、可深度放电、交叉污染小、稳定性好等优点可作为一种清洁、高效、大规模的能量储存设备为太阳能、风能、潮汐能等可再生能源的持续使用提供技术支持。

钒电池隔膜作为钒电池的关键材料，不仅能为正负极电解液提供H⁺的传输通道而且还能够阻止正负极电解液的交叉污染而导致的电池自放电效应。目前，钒电池使用的主要是已经商品化了的全氟磺酸型离子交换膜，以Nafion系列膜(美国，Dupont)为主，Nafion膜在强酸性电解液中比较稳定，质子传导率也较高，但是钒离子的渗透现象比较严重，容易导致电池的自放电效应，进而降低电池效率，而且价格昂贵。

作为改进，现有技术中出现了阴离子交换膜，这类膜上带正电的基团与钒离子之间的Donan排斥效应能够有效阻止钒离子的渗透，从根本上阻止膜两侧的电解液相互交叉污染而导致的自放电效应。但传统阴离子交换膜多以季铵盐类聚合物制备得到，这类阴离子交换膜在制备过程中，剧毒物质氯甲醚是必不可少的原料之一，使得对人体和环境都有很大的危害，不环保，另外，这类材料抗紫外老化、和化学稳定性和阻钒性较差，在保证机械性能的前提下，离子传导率还有待进一步提高。

因此，有必要寻求更为有效的方法，制备出机械性能、抗紫外老化性能、阻钒性和化学稳定性优异，离子传导率高的钒电池用隔膜。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种钒电池用基于三嗪衍生物隔膜及其制备方法，该制备方法简单易行，对设备要求不高，原料易得，价格低廉，通过这种制备方法制备得到的钒电池用基于三嗪衍生物隔膜比现有技术中公开的钒电池用隔膜机械性能、抗紫外老化性能、阻钒性和化学稳定性更优异，离子传导率更高，在制备过程中不使用剧毒原料，绿色环保。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种钒电池用基于三嗪衍生物隔膜的制备方法，包括如下步骤：

1)聚合型三嗪衍生物的制备：将2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2-氯乙基乙烯基醚加入到有机溶剂中并混合均匀，30-40℃下搅拌回流反应6-8小时，后在40-50℃下旋蒸除去溶剂，再依次用乙醚和乙酸乙酯分别洗涤3-5次，最后再在40-50℃下旋蒸除去溶剂；

2)聚合物膜的制备：将经过步骤1)制备得到的聚合型三嗪衍生物、聚合型单体、全氟正丙基乙烯基醚、乳化剂和光引发剂混合，滴在玻璃板上，放入在氮气或惰性气体氛围下的200-250nm的紫外灯下照45-55分钟，发生聚合反应，得到聚合物膜，即钒电池用基于三嗪衍生物隔膜；

其中，步骤1)中所述2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2-氯乙基乙烯基醚、有机溶剂的质量比为1：(3.5-4)：(10-12)；