[發明專利]一種高性能質子交換膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210436160.1
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN102916204A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 李勝海;張所波
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M2/16;C08J7/12;C08J7/14
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

1.一種高性能質子交換膜的制備方法，其特征在于，該方法的條件和步驟如下：

步驟（1）：將含氟磺酸型質子交換膜浸入到質量百分比濃度為0.1wt%～5wt%的含有胺基基團的磺化聚電解質SPES-NH₂水溶液中，浸泡溫度為20～80℃，浸泡時間為10～40分鐘，取出，用去離子水沖洗掉含氟磺酸型質子交換膜表面物理吸附的含有胺基基團的磺化聚電解質SPES-NH₂，氮氣吹干，得到含氟磺酸型質子交換膜A；

步驟（2）：將步驟（1）中得到的含氟磺酸型質子交換膜A浸入到質量百分比濃度為0.05wt%～10wt%的含有兩個醛基的化合物水溶液中，浸泡溫度為20～60℃，浸泡時間為10～40分鐘，取出，用去離子水沖洗掉含氟磺酸型質子交換膜A表面物理吸附的含有兩個醛基的化合物，氮氣吹干，得到含氟磺酸型質子交換膜B；

步驟（3）：將步驟（2）中得到的含氟磺酸型質子交換膜B浸入到質量百分比濃度為0.1wt%～5wt%的含有胺基基團的磺化聚電解質SPES-NH₂水溶液中，浸泡溫度為20～80℃，浸泡時間為10～40分鐘，用去離子水沖洗掉含氟磺酸型質子交換膜表面物理吸附的含有胺基基團的磺化聚電解質SPES-NH₂，氮氣吹干，得到含氟磺酸型質子交換膜C；

步驟（4）：按照順序，重復步驟（2）和步驟（3），組裝到層數為5～100層，得到高性能質子交換膜。

2.根據權利要求1所述的一種高性能質子交換膜的制備方法，其特征在于，在進行步驟（1）之前，還需要對含氟磺酸型質子交換膜進行預處理，預處理條件和步驟如下：將含氟磺酸型質子交換膜依次浸泡在濃度為5wt％的H₂O₂、去離子水、1?摩爾／升的稀硫酸溶液中，各浸泡30分鐘，取出，氮氣吹干，備用。

3.根據權利要求1所述的一種高性能質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟（1）和步驟（3）中，所述含有胺基基團的磺化聚電解質為SPES-NH₂，其水溶液的質量百分比濃度為2wt%。

4.根據權利要求1所述的一種高性能質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟（1）和步驟（3）中，所述浸泡溫度為50℃。

5.根據權利要求1所述的一種高性能質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟（1）和步驟（3）中，所述浸泡時間為25分鐘。

6.根據權利要求1所述的一種高性能質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述含有兩個醛基的化合物水溶液的質量百分比濃度為5wt%。

7.根據權利要求1所述的一種高性能質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述含有兩個醛基的化合物為戊二醛或對苯二甲醛。

8.根據權利要求1所述的一種高性能質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述浸泡溫度為40℃。

9.根據權利要求1所述的一種高性能質子交換膜的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述浸泡時間為20分鐘。

10.根據權利要求1所述的一種高性能質子交換膜的制備方法，其特征在于，在進行步驟（4）之后，還需要對得到的高性能質子交換膜進行后處理，后處理條件和步驟如下：首先將得到的高性能質子交換膜用0.1～2.0摩爾/升的稀硫酸溶液浸泡10～48小時，再用去離子水浸泡10～48小時，然后保存在去離子水中。