季铵化杂萘联苯聚芳醚酮酮离子交换膜制备与性能

摘要：

离子交换膜是全钒氧化还原液流电池的主要部件之一,其选择性和稳定性在一定程度上决定了电池的寿命,而目前大多数离子交换膜存在选择性或稳定性欠佳的状况.为了制备全钒氧化还原液流电池用高选择性离子交换膜,本文将不同溴甲基含量(0.75～0.99,平均每摩尔重复结构单元含有溴甲基的摩尔数)的含溴甲基杂萘联苯聚醚酮酮(BPPEKK)通过溶液浇铸法制备基膜,之后在三甲胺水溶液中进行胺化得到季铵化杂萘联苯聚醚酮酮阴离子交换膜(QBPPEKK).测试了QBPPEKK的离子交换容量、吸水率、溶胀率、钒渗透系数和面电阻.随着BPPEKK溴甲基含量的增加,所得QBPPEKK膜的离子交换容量和含水率增加,而其面电阻和钒离子质量传递系数降低.将QBPPEKK膜组装于全钒氧化还原液流电池中,电池的电压效率(VE)和能量效率(EE)随着QBPPEKK膜离子交换容量的增加而上升;当BPPEKK的取代度为0.99时,所制得的阴离子交换膜为QBPPEKK90膜,由其组装成电池的EE为87.7％(电流密度为40 mA/cm2),大于同条件下Nafion117的数值(86.0％).在1.5 mol/L的VO2+溶液中浸泡60 d后,QBPPEKK膜的拉伸强度高于36 MPa、膜表面形貌没有明显变化、组装电池性能变化不大,结果表明QBPPEKK膜在VO2+溶液中表现出良好的稳定性.

关键词：杂萘联苯聚芳醚酮酮、溴甲基、季铵化、离子交换膜、钒电池

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资助基金：国家自然科学基金20604005,21276037

在线出版日期：2020-11-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：中插8,187-193