具有同分异构体的磺化聚酰亚胺质子交换膜对全钒液流电池性能影响

作者：刘鑫; 马磊; 杨洁; 刘蕾; 王超^*

来源：高分子材料科学与工程, 2023, 39(08): 134-141.

DOI：10.16865/j.cnki.1000-7555.2023.0180

• 磺化聚酰亚胺
• 全钒液流电池
• 质子交换膜
• 同分异构体

由于具有同分异构结构的聚合物在性能方面具有明显的差异，文中以1,4,5,8-萘四甲酸酐(NTDA)为二酐单体，3,3’-二氨基二苯砜和4,4’-二氨基二苯砜提供同分异构结构单元，4,4’-二氨基-2,2’-二磺酸基-联苯水合物(BDSA)为磺化二胺单体，制备了2种具有不同空间构型的磺化聚酰亚胺(SPI)，并将其作为质子交换膜(PEM)使用在全钒液流电池(VRFB)中。3,3’-二氨基二苯砜的螺旋结构可有效增强3-SPI化学结构的柔性，有助于分子链的缠结，使其具有优异的力学性能、尺寸稳定性和阻钒能力(8.08×10-8cm2/min)。4-SPI构型的离子电导率(47.21 mS/cm)与Nafion 212膜(49.37 mS/cm)相似，但离子选择性(4.25×105S·min/cm3)约是Nafion 212(1.08×105S·min/cm3)的4倍。在单电池测试中，4-SPI仍表现出良好的综合性能，在160 mA/cm2电流密度下，能量效率(EE)达到77%。同时，4-SPI也表现出良好的稳定性，其EE在30次循环之后仍保持在84%以上。

• 单位
  中北大学