全钒液流电池用新型胍类阴离子交换膜的研究

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1、学位论文数据集IIMlllllllllllllllllglllLliY2138447中图分类号TB324学科分类号430．5020论文编号1001020120613密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名崔玉芳学号2009000613获学位专业名称材料科学与工程获学位专业代码0805课题来源国家自然科学基金研究方向材料的合成与制备论文题目全钒液流电池用新型胍类阴离子交换膜的研究关键词阴离子交换膜，全钒液流电池，聚芳醚，胍论文答辩日期2012年5月26日木论文类型应用研究学位论文评阗及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师吕亚非教授北京化工大学复合

2、材料评阅人1黄丽教授北京化工大学材料学评阅人2谢晓峰副教授清华大学电化学评阅人3评阅人4评阅人5徽员会拂范琳教授中科院化学所答辩委员1武德珍教授北京化工大学答辩委员2黄丽教授北京化工大学材料学答辩委员3杨小平教授北京化工大学复合材料答辩委员4隋刚教授北京化工大学复合材料答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要全钒液流电池用新型胍类阴离子交换膜的研究作为一种大型环保的储能

3、装置，全钒液流电池(VRB)的研究受到了越来越多的关注。其发展目前还处于商业化的初步阶段，其中最大的一个限制因素电池的隔膜。目前用的比较多的Flemion膜及Nafion系列膜，它们都是全氟类的质子交换膜。优点是离子传导率和稳定性比较好，但是也存在着成本高、水迁移以及离子选择性差(钒离子渗透率高)的问题。而阴离子交换膜在成本、水平衡和离子选择性等方面都有着明显的优势，所以，近年来，众多的研究者将目光投向了阴离子交换膜。本文旨在合成一种新型胍类阴离子交换膜，首先合成了十氟苯德二唑(FPOx)单体，与四甲基双酚A发生缩聚反应得到基础聚合物含氟聚芳醚唑(FPEO)。然后，利用聚合物FPEO

4、跟N一溴代丁二酰亚胺进行亲核取代，这样反应生成了带有苄溴基的聚合物BFPEO。并且研究了N_溴代丁二酰亚胺用量不同时，溴取代率的变化情况。另外，合成了胍化试剂五甲基胍(PMG)，并对BFPEO进行胍基化改性，最终流延成膜可以制备出胍基功能化的新型阴离子交换膜(GFPEO)。为了确定聚合物的结构，对其进行了FTIR和1H-NMR的分析和表征，还测定了不同胍化程度的膜的主要性能，包括：溶解性能、热稳定性、离子交换容量、电解液吸收率、电解液中的溶胀率、面电阻、电导率、T北京化工大学硕士学位论文钒渗透率和静电池自放电情况等。实验结果证明，GFPEO膜具有较好的热稳定性、较高的离子传导率，它的

5、面电阻值略低于相同条件下测得的厚度相当的Nafion膜，室温下电导率可以达到3．6×lO屯_。S．cm-1。因为杜南效应的作用，实验制备膜的钒离子的渗透率为2．1×10～cm．min一，远小于Nafionl12膜的渗透情况。自放电测试也进一步证明了GFPE0膜良好的阻钒性。有以上这些实验结果可以判定，实验所得GFPEO膜有望应用在全钒液流电池中。关键词：阴离子交换膜，胍，聚芳醚，全钒液流电池(VRB)ABSTRACTSynthesisandCharacterizationofNovelFluorinatedAnionexchangemembraneswithQuaternaryGua

6、nidiniumGroupsThevanadiumredoxflowbattery,sometimesabbreviatedasVRB，isanewtypeofenergystoragetechnology．Theseyears，moreandmoreattentionhasbeenpaidonthissystem．Itsdevelopmentisstillinthepreliminarystagesofcommercialization．Oneofthelargestlimitingfactorsisbatterydiaphragm．Atpresent，ionexchangemem

7、branesusedinVRBarefullyfluorinatedcationexchangemembrane，suchasNationmembraneandFlemionmembrane．Theyhavegoodstability，butthehighcostandlowionselectivitylimittheirapplication．Therefore，inrecentyears，manyresearchershavebeenpaidmorea