全钒液流电池用磺化聚芴醚酮质子交换膜的制备及性能

作者：叶洲麟; 熊雷; 林起浪; 陈栋阳^*

来源：精细化工, 2023, 1-15.

DOI：10.13550/j.jxhg.20230043

• 全钒液流电池
• 质子交换膜
• 聚芴醚酮
• 质子传导率
• 能量效率
• 功能材料

首先，将9，9-二(3，5-二甲基-4-羟基苯基)芴(DMBHF)、9，9-双(4-羟苯基)芴和4，4’-二氟二苯甲酮(DFB)在高温下缩聚，得到聚芴醚酮(PFEK-x)(x=30、40、50，x为DMBHF含量，以DFB的物质的量计，下同)；接着，利用溴代反应将PFEK-x的甲基功能化为溴甲基；然后，通过4-羟基苯磺酸钠的SN2亲核取代制得具有不同离子交换容量的磺化聚芴醚酮(SPFEK-x)；最后，通过溶液浇铸法成膜并酸化，制得新型低成本质子交换膜(PEMs)。采用1HNMR、FTIR、TGA对其进行了表征，对其性能进行了测试。结果表明，SPFEK-40膜具有较高的质子传导率及离子选择性、较低的钒离子渗透率及面电阻，综合性能优异。以SPFEK-40膜组装的全钒液流电池(VRFB)在电流密度为80 mA/cm2时的能量效率为88.2%，高于以Nafion 212膜组装的VRFB的84.8%。此外，以SPFEK-40膜组装的VRFB在30次循环后放电容量仅衰减至84.3%，远高于以Nafion 212膜组装的VRFB(66.1%)。该合成路线的原料来源广泛，价格低廉，不涉及危险的磺化反应，易于工业放大。制得的SPFEK-x均具有良好的机械性能和氧化稳定性。

• 单位
  福州大学