[发明专利]钒电池全氟磺酸质子膜及其制备方法

权利要求书

1.一种钒电池全氟磺酸质子膜，其特征在于，所述钒电池全氟磺酸质子膜由全氟磺酸树脂与聚醚胺的交联物制成，该交联物结构式如下：

；

式中：

代表全氟磺酸树脂的主链或侧链；

 代表聚醚胺的主链。

2.根据权利要求1所述钒电池全氟磺酸质子膜，其特征在于，

所述全氟磺酸树脂为氢型，具有如下分子结构式：

；

x、y分别为1～10000的整数，m为0或1或2，n为1～6的整数；

该全氟磺酸树脂的数均分子量为8000～100000，交换容量为0.70～1.50 mmol/g；

所述聚醚胺具有如下分子结构式：

；

x为1～100的整数，该聚醚胺的数均分子量为230～4000。

3.一种权利要求1或2所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，所述制备方法是在溶液中将亲水大分子聚醚胺与全氟磺酸树脂交联，使亲水大分子聚醚胺分子链两端的氨基与全氟磺酸树脂的磺酸基团发生交联反应，再将溶剂挥发制成亲水交联型全氟磺酸质子膜，具体步骤是：

1）. 将N，N-二甲基-4-氨基吡啶和全氟磺酸树脂按0:1～0.01:1的质量比溶于有机溶剂中，配成质量分数为3～10%的溶液；

2）. 将所选聚醚胺按照NH₂/SO₃^-=0.01～0.5加入到步骤1）配成的溶液中混合，并将混合溶液在40～85℃条件下，持续搅拌0.5～4h，进行预交联；

3）. 将步骤2）所制的预交联溶液经过浓缩处理，制得质量分数为10～30%的浓缩液；

4）. 将步骤3）制得的浓缩液浇铸于玻璃模具中，进行升温，使浓缩液中的溶剂挥发，交联成膜，制得亲水交联型质子膜。

4.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤1）中的有机溶剂为二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙醇、丙醇、异丙醇、水中的一种或者任意数种的混合物。

5.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤1）中全氟磺酸树脂的溶解温度为180～300℃，溶解压力为0.1～8MPa，溶解时间为0.5～10h。

6.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤2）中所选聚醚胺为牌号D230、D400、D2000、D4000中的一种或者任意数种的混合物。

7.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤3）中浓缩处理的浓缩设备为薄膜蒸发器或其它具有相同功能的蒸发器。

8.根据权利要求7所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，所述薄膜蒸发器的有效蒸发面积为0.5～10m²，冷凝器冷却面积为15～40m²，蒸发温度为50～80℃，浓缩时间为0.5～5h。

9.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤4）中交联成膜的温度为130～200℃，处理时间为0.5～5h。

10.根据权利要求3所述钒电池全氟磺酸质子膜的制备方法，其特征在于，步骤4）中制膜的厚度为30～300um，根据需要可通过调整成膜温度和时间调整膜的厚度。