[發明專利]多孔水凝膠基中高溫質子交換膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310033362.6
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103094596A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 唐群委;陳海燕;賀本林;陳曉旭;蔡紅遠;初蕾
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 崔濱生

1.多孔水凝膠基中高溫質子交換膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)、將親水性單體經提純除去阻聚劑；

(2)、按親水性單體：水的質量比為1：0.5～1.5，在水中將親水性單體溶解，形成均勻的單體溶液；

(3)、在攪拌情況下，向單體溶液中加入占親水性單體重量的0.02～0.08%的交聯劑、單體重量的0.2～0.5%的引發劑，控制反應溫度在70～80℃，在攪拌條件下讓聚合反應進行；?

(4)、待步驟(3)中的反應液粘度達到120～150?mPa·s時將反應液轉移至平底器皿中，讓聚合反應于10～30?℃繼續進行，形成含水量較高的水凝膠薄膜；

(5)、水凝膠薄膜經剝離、洗滌、干燥，得到干燥的水凝膠薄膜；

(6)、將步驟(5)中的干燥水凝膠薄膜浸入去離子水至溶脹飽和，經真空冷凍干燥，形成干燥的多孔水凝膠薄膜；

(7)、將步驟(6)中的干燥多孔水凝膠薄膜浸入濃度為0.1～10?mol·L^-1的質子導體水溶液至溶脹飽和，經洗滌、干燥，形成多孔水凝膠基中高溫質子交換膜。

2.根據權利要求1所述的多孔水凝膠基中高溫質子交換膜的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中還包括制備親水性高分子水溶液：按親水性高分子：水的質量比為1：0.6～2，在水中將其溶解形成均一的溶液；

所述步驟(3)中按照親水性單體：親水性高分子的質量比為1：0.1～1的比例加入親水性高分子水溶液，再加入所述用量的親水性單體、交聯劑和引發劑，制得(半)互穿網絡結構水凝膠材料。

3.根據權利要求1或2所述的多孔水凝膠基中高溫質子交換膜的制備方法，其特征在于：上述步驟(2)中親水性單體為丙烯酸類單體、丙烯酰胺類單體、丙烯腈類單體、丙磺酸類單體。

4.根據權利要求2所述的多孔水凝膠基中高溫質子交換膜的制備方法，其特征在于：上述步驟(2)中親水性高分子為聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸(鹽)、多糖、聚乙烯吡咯烷酮水溶性聚合物。

5.根據權利要求1或2所述的多孔水凝膠基中高溫質子交換膜的制備方法，其特征在于：上述步驟(3)中的交聯劑為N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺，引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨。

6.根據權利要求1或2所述的多孔水凝膠基中高溫質子交換膜的制備方法，其特征在于：上述步驟(6)中的真空冷凍干燥的溫度為-50℃。

7.根據權利要求1或2所述的多孔水凝膠基中高溫質子交換膜的制備方法，其特征在于：上述步驟(7)中的質子導體為磷酸或離子液體。

8.根據權利要求1或2所述的制備方法制得的多孔水凝膠基中高溫質子交換膜。

9.根據權利要求9所述的多孔水凝膠基中高溫質子交換膜，其特征在于：所述質子交換膜在180?℃和無水環境下質子電導率為0.1~0.15?S·cm^-1。

10.根據權利要求9所述的多孔水凝膠基中高溫質子交換膜在燃料電池中的應用。