全钒液流电池离子交换膜的辐射接枝制备及表征

摘要

采用辐射接枝的方法,在含氟高分子膜上接枝不同类型的功能性单体,分别合成了阳离子交换膜、阴离子交换膜和两性离子交换膜.采用聚四氟乙烯(PTFE)膜为基材,共辐射接枝苯乙烯(St)和马来酸酐(MAn)制备了阳离子交换膜.合成的二元阳离子交换膜具有较高的离子交换容量和电导率.以乙烯与四氟乙烯共聚膜(ETFE)为基材,共辐射接枝甲基丙烯酸二甲胺乙基酯(DMAEMA),合成了阴离子交换膜.由于Donnan 排斥效应,阴离子交换膜有效地抑制了电池的自放电.为了综合上述两种离子交换膜的性能,进一步将St 和DMAEMA 接枝到ETFE 膜上合成了两性离子交换膜.所合成的两性膜具有较高的电导率和极低的钒离子渗透系数,装配这种两性膜的液流电池可以保持开路电压1.3 V 以上300 h, 充放电40 个循环后,仍未见明显的效率衰减.