[發(fā)明專利]一種直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910039741.X
• 申請(qǐng)日: 2009-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN101562251A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周震濤;楊超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/02
• 分類號(hào): H01M8/02;H01M2/16;H01M8/10;C08J5/22;C08L71/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李衛(wèi)東

1、一種直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于包括下述步驟：

(1)按重量份計(jì)，將1份聚醚醚酮加到35～75份重量百分比濃度為95～98％的濃硫酸中進(jìn)行磺化反應(yīng)，然后將反應(yīng)液稀釋后過濾，取沉淀物，用水將沉淀物洗至水溶液呈中性后干燥，得到磺化聚醚醚酮；

(2)將步驟(1)所得磺化聚醚醚酮、無機(jī)交聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑和有機(jī)溶劑裝入盛有瑪瑙球的球磨罐中，進(jìn)行球磨后得到懸浮液；磺化聚醚醚酮與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為1/5g/ml～1/15g/ml；硅烷偶聯(lián)劑與無機(jī)交聯(lián)劑質(zhì)量比為1∶5-10；磺化聚醚醚酮與無機(jī)交聯(lián)劑的質(zhì)量比為5～20∶1；所述有機(jī)溶劑為N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷；所述無機(jī)交聯(lián)劑為二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁和/或二氧化鋯；所述的硅烷偶聯(lián)劑為氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-環(huán)丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷；

(3)將與磺化聚醚醚酮重量比為1∶3.5～17質(zhì)子導(dǎo)體加入步驟(2)得到的懸浮液中，在25～60℃下繼續(xù)反應(yīng)8～14小時(shí)后得到磺化聚醚醚酮、無機(jī)交聯(lián)劑與質(zhì)子導(dǎo)體的混合溶液；所述質(zhì)子導(dǎo)體為磷鎢酸、硅鎢酸、磷酸鋯或正磷酸硼；

(4)將磺化聚醚醚酮、無機(jī)交聯(lián)劑與質(zhì)子導(dǎo)體的混合物溶液成膜，干燥，脫膜，即得直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中磺化反應(yīng)條件為25～60℃下磺化反應(yīng)8～50小時(shí)。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中干燥為在55～65℃下干燥24～32小時(shí)。

4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所述球磨是指在盛有瑪瑙球的球磨罐中，通過行星式球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為500-800r/min，球磨時(shí)間為5h以上。

5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于：所述盛有瑪瑙球的球磨罐是指盛有36g-50g直徑為10-12mm和24-30g直徑為6mm-8mm的瑪瑙球的球磨罐，球料比25-30∶1。

6、權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述方法制得的直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜，其特征在于：該直接甲醇燃料電池用質(zhì)子交換膜在20～80℃的質(zhì)子傳導(dǎo)率為1.202×10^-2～4.238×10^-2S/cm，甲醇滲透系數(shù)為3.14×10^-8～9.56×10^-7cm²/s。