一种新型聚苯并咪唑阴离子交换膜的制备与性能研究

作者：冯美佳; 刘功益; 张崇印; 郭晓霞; 房建华^*

来源：化工新型材料, 2022, 50(12): 109-116.

DOI：10.19817/j.cnki.issn1006-3536.2022.12.022

• 聚苯并咪唑
• 阴离子交换膜
• 钒液流电池
• 循环稳定性

通过两步反应合成一种新型双环氧端基季铵盐TQ,以该季铵盐为交联剂，利用其结构中的环氧基与一种聚苯并咪唑(H2N-PBI)的侧氨基反应，通过控制环氧基与氨基的摩尔比，制备了一系列具有不同离子交换容量的新型聚苯并咪唑阴离子交换膜H2N-PBI-TQ(x/y)(x/y指聚合物H2N-PBI的侧氨基与季铵盐TQ的环氧基团摩尔比)。以双酚A二缩水甘油醚为共交联剂，通过控制这两种交联剂的摩尔比，制备了一系列具有不同交联密度的新型聚苯并咪唑阴离子交换膜H2N-PBI-TQ(x)-A。结果表明：这些阴离子交换膜具有良好的力学性能和热稳定性，且随着离子交换容量的升高，膜的吸水率、溶胀率及离子电导率也相应升高。与由Nafion212膜组装的钒液流单电池相比，由H2N-PBI-TQ(1∶1.0)-A组装的单电池在电流密度80mA/cm2下，有更大的充放电容量以及更高的能量效率，并且在该单电池充放电循环100圈之后，库仑效率、电压效率以及能量效率均未出现明显的下降，同时还保持了比较高的放电残余容量(57%),显示出良好的循环稳定性。

• 单位
  上海交通大学; 化学化工学院; 上海航天设备制造总厂