[发明专利]反向电透析装置用离子交换膜及包含它的反向电透析装置

说明书

本发明涉及一种反向电透析(reverse electrodialysis，RED)装置用离子交换膜、其制备方法及包含上述离子交换膜的反向电透析装置，该离子交换膜包括多孔性高分子基质及被含入上述多孔性高分子基质的气孔的高分子电解质，本发明的反向电透析装置用阳离子交换膜及阴离子交换膜凭借优异的离子导电性尽量减少离子交换膜的膜电阻，从而得以显著地提升反向电透析装置的最大输出密度，还因为具有优异的耐水性及耐热性而得以稳定地运行反向电透析装置。

技术领域

本发明涉及一种反向电透析装置用离子交换膜及包含它的反向电透析装置。

背景技术

有鉴于石油、煤炭之类化石燃料的可能枯竭及使用化石燃料而发生的二氧化碳导致地球温室化等问题，迫切需要开发出可替代化石燃料的新能源。对此，目前正在全世界范围内对太阳热、生物燃料、地热、风力等各种新再生能源进行研究开发，但这类能源在世界能源消耗量中的比率依然低于10%。

况且，作为替代化石燃料的有力候补能源的太阳热与风力由于其能源生产受到周边气候影响非常大而敏感，其能源生产的稳定性是一大问题，因此迫切需要开发出没有枯竭顾虑并且能稳定生产能源的环保型替代能源。

基于这样的观点，基于反向电透析(RED：reverse electrodialysis)的发电技术受到了瞩目，反向电透析是一种利用海水与淡水的盐度差异发电的清净能源技术，与通过供电导致电解质浓度差的一般电透析工序相反地，反向电透析利用电透析经过淡水化的逆向过程得到能量，其发电不必像风力或太阳能之类的其它再生能源一样受气候及时间等的影响。

但，具备上述优点的反向电透析系统却因为其内部所含离子交换膜的昂贵价格而延迟了商业化的脚步。

因此为了实现反向电透析技术的商业化，迫切需要开发出尽量减少反向电透析系统的内部积累(stack)电阻、大幅提高总电力生产并且电阻系数低于现有商用离子交换膜而得以显著地提升电力密度的离子交换膜。

发明内容

解决的技术课题

本发明需要解决的技术课题是提供一种阳离子交换膜及阴离子交换膜及其制备方法、包含上述阳离子交换膜及/或阴离子交换膜的反向电透析装置，本发明由于离子导电性优异而适用于反向电透析系统时能让电力生产相比现有商用离子交换膜显著地提升，还因为具有优异耐水性及耐热性而得以稳定地运行反向电透析装置。

解决课题的技术方案

为了实现前述技术课题，本发明提供一种反向电透析(RED：reverseelectrodialysis)装置用阳离子交换膜，其包括：多孔性高分子基质；及高分子电解质，被含入上述多孔性高分子基质的气孔。

而且，本发明所提供的反向电透析装置用阳离子交换膜，其特征在于，上述多孔性高分子基质是空隙体积为30～70%、气孔尺寸为0.05～0.1μm、厚度为10-55μm的多孔性碳化氢系膜。

而且，本发明所提供的反向电透析装置用阳离子交换膜，其特征在于，上述高分子电解质含有含磺酸基单体、丙烯酰胺系交联剂及引发剂的溶液浸渍上述多孔性高分子基质后交联聚合而形成的。

而且，本发明所提供的反向电透析装置用阳离子交换膜，其特征在于，上述含磺酸基单体是含磺酸无水(anhydrous)液相单体或具备磺酸基的丙烯酸盐系单体。