高离子选择性PI基两性离子交换膜的制备与应用

摘要

两性离子交换膜可以结合质子交换膜和阴离子交换膜的优点，解决质子传输能力与钒离子渗透能力之间的权衡关系。针对许多报道中阴阳离子位于同一侧链而限制了调控其比例的问题，本文以5-氨基-2-(4-氨基苯基)苯并咪，4,4′-二氨基-2,2′-二磺酸基-联苯和4,4′-二氨基二苯砜为二胺单体，以1,4,5,8-萘四甲酸酐为二酐单体，制备了含有苯并咪唑结构主链的磺化聚酰亚胺膜材料，利用苯并咪唑的易修饰性，制备了具有长功能基团侧链的两性聚酰亚胺膜材料，可灵活调控阴阳离子的比例。通过调控长侧链阳离子基团的含量制备了QBISPI-x(x=0,33,67,100)系列膜。QBISPI-0具有最高的质子传导率（27.462 2 mS·cm-1）和离子选择性（6.598×105 S·min·cm-3），在VRFB的测试中表现出最佳性能，在高电流密度（200 mA·cm-2）下能量密度可达到73.6%。

关键词

两性离子交换膜 / 聚酰亚胺 / 全钒液流电池 / 酸碱相互作用 / 苯并咪唑