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在传统能源日益耗竭,环境污染日益恶化的双重威胁下,为实现经济增长与生态保护的平衡,人们开发使用了太阳能、风能、潮汐能等清洁能源。然而,它们受外界气候变化存在不持续、不稳定的特点。因而,储能技术受到科研工作者的广泛关注。全钒氧化还原液流电池(VRB)基于其响应速度快、容量设计独立、不受地域限制、能量效率高、绿色环保、可深度充放电等优势,被认为是现阶段最具发展前景的大规模储能技术。作为VRB中最关键的组件,隔膜不仅起到隔离电解液,并起到传输离子构成充放电回路的作用。到目前为止,应用在VRB中的商业膜以Nafion(全氟磺酸膜)为代表,但Nafion膜高昂的价格限制了VRB的商业化应用之路。另外,以Nafion膜为首的阳离子交换膜普遍存在钒离子渗透高,导致自放电的问题。而阴离子交换膜较阳离子交换膜有一定的优势,它能通过唐南排斥作用降低钒离子渗透。因此,本文围绕高离子传导、优离子选择性、长寿命、低成本的阴离子交换膜的制备与性能进行研究,研究集中在以下几点：(1)以溴化聚苯醚(BPPO)为高分子主链合成了一种噻唑型阴离子交换膜(MTz-PPO)。这是首次将噻唑基团作为功能基团用在VRB的隔膜中。所制备的MTz-PPO膜显现出较好的VRB相关性能,如较高的离子交换含量,较低的钒离子渗透,较高的能量效率等。采用综合性能最优的MTz-PPO膜的单电池能量效率比Nafion117膜稍低,分析表明这是由于阴膜对氢离子的选择性较低。但考虑到其低成本与简单的制备工艺,MTz-PPO阴膜有用于VRB中的巨大潜力。(2)上面工作中MTz-PPO膜虽然钒离子渗透低,但氢离子传导受阻,氢离子选择性低最终导致其单电池能量效率低。那么,我们的下步工作旨在降低膜的钒渗透的同时,提高膜的氢离子选择性。由此,我们开发了半互穿网络的表面季胺化型阳离子交换膜(QSP膜)。采用带有乙烯基的叔胺单体N-4-乙烯基苯基-N,N-二甲胺在磺化聚苯醚(SPPO)和聚偏氟乙烯(PVDF)的混合溶液中聚合,在交联剂对乙烯基苯(DVB)、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和一定温度条件下,实施自由基聚合以获得互穿网络型阳膜。随后用碘甲烷(CH3I)与部分叔胺反应进行表面季胺化,以获得表面季胺化的阳膜。此膜中季胺基团能达到阻碍钒离子渗透的目的,而分布均匀的叔胺基团作质子受体,磺酸基团作质子供体,两者相互配合能促进氢离子传导。单电池测试结果表明所制备的最优膜能量效率比Nafion117膜的能量效率高,考虑到这种膜简单的制备方法,较低的成本及较好的电池性能,此膜替代昂贵的Nafion膜成为可能。(3)QSP膜将阴膜与阳膜的优势结合,成功克服了MTz-PPO膜氢离子选择性低的问题。然而,膜中存在大量的离子交换基团,此膜虽是半互穿网络交联,但仍没能抑制膜的较大溶胀,因此膜的稳定性是我们要考察的重点。于是,我们开发了无有机溶剂法制备的带有两性基团的阴膜(ZPPT膜)。与传统制备离子交换膜的方法相比,这种方法避免了有机溶剂排放对环境的污染也降低了制膜成本。引进两性功能基团则利用其链链相互作用,提高了膜的稳定性并降低了钒渗透。测试结果显示,所制备的ZPPT膜钒渗透比Nafion117膜低近两个数量级。并且ZPPT膜能量效率比Nafion117膜的能量效率高5%,另外,循环测试则没有发现明显的能量效率衰减,体现此膜的稳定性比较好。以上结果表明,此膜具有应用于VRB中的广阔前景。