[發明專利]智能插板結構

無效

• 申請號: 201510062573.1
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104681832A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 陳慶;李興文
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;C08H7/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及燃料電池質子交換膜領域，具體涉及一種木質素燃料電池質子交換膜及制備方法。

背景技術

質子交換膜是質子交換膜燃料電池(PEMFC)中的關鍵部件之一，是一種致密的質子選擇透過的功能膜,起著分隔燃料和氧化劑?,防止它們直接發生反應作用，同時也起著傳導質子對電子絕緣的作用。現今投入商業化生產和應用的質子交換膜大多是含氟類的高分子質子交換膜，該類質子交換膜具有較好的質子電導性和力學性能，但也存在生產成本高，生產工藝復雜，不耐高溫，使用壽命較短，污染環境嚴重等重要缺陷。隨著今后燃料電池的大量發展和普及使用，質子交換膜的用量也將會大幅度增加，但其高昂的成本，不可再生原材料的缺乏和廢棄后對環境的污染將成為限制燃料電池廣泛應用的關鍵問題，因而，質子交換膜的成本、原材料選擇和環保性也成為衡量質子交換膜綜合性能的重要指標。???針對目前質子交換膜存在的問題，人們提出了非氟和非全氟質子交換膜，但其制備的材料依然是通過合成而得到的高分子聚合物，成本高昂，工藝復雜，材料來源少的問題同樣沒有得到解決，因此對燃料電池的發展和應用幫助有限。

中國專利公開號為CN102174258A公開了一種含全氟磺酸的聚醚砜類質子交換膜及其制備方法，該質子交換膜材料是聚芳醚砜主鏈和1，1，2，2-四氟-2-(1，1，2，2-四氟-2-苯乙氧基)乙烷磺酸側鏈的聚合物，具有低溶脹、高質子傳導率的優點，但存在成本高、材料來源少、工藝復雜且對環境有污染的缺陷。

中國專利公開號為CN103236557A公開了一種質子交換膜及其制備方法，該質子交換膜為聚對苯撐苯并二噁唑與多聚磷酸共混膜(PBO/PPA)，具有制備工藝簡單，易于控制，在高溫下質子傳導率較高的優點，但其高昂的材料成本和對環境有污染的缺陷同樣不適于燃料電池的大規模應用。

中國專利公開號為CN103715438A公開了一種納米復合質子交換膜及其制備方法和應用，該納米復合質子交換膜為磺化聚醚醚酮和聚多巴胺修飾的氧化石墨烯納米復合質子交換膜，具有優良的質子導電性能，適合在高溫無水條件下使用，但同樣由于其高昂的材料成本，不適于燃料電池的大規模應用。

中國專利公開號為CN102477162A公開了一種質子交換膜的制備方法，該質子交換膜具有高電導率和良好的耐高溫性能，但同樣存在成本高、材料來源少、工藝復雜且對環境有污染的缺陷。

根據上述，現有的質子交換膜存在成本高、材料來源少和對環境有污染的缺陷，因此，開發一種具有低廉的成本，材料來源豐富，對環境無污染，同時具有高質子電導率、成膜簡單的質子交換膜成為推動燃料電池大規模市場應用的關鍵。

發明內容?????????????????????

本發明針對目前子交換膜存在成本高、材料來源少和對環境有污染的缺陷，提供一種木質素燃料電池質子交換膜，與其它燃料電池質子交換膜相比，由于采用植物中大量存在的木質素作為主要材料，因而來源豐富，成本低廉，且易生物降解，不污染環境，并且經過特殊處理制成質子交換膜，質子電導性好、力學性能好。

本發明進一步的目的是提供一種木質素燃料電池質子交換膜的制備方法，該方法通過溶脹、還原、磺化、交聯、制模等工藝制得質子交換膜，得到的質子交換膜具有優異的質子電導性和力學性能，滿足質子交換膜在燃料電池上的應用，且能大規模工業化生產，質量穩定，適合燃料電池對的推廣應用。

本發明一種木質素燃料電池質子交換膜，其特征在于含有通過溶脹、還原、磺化處理的改性木質素，其原料重量份組成如下：

木質素?????????????????65-75份，

導電樹脂???????????????15-25份，

質子導電輔助劑?????????10-20份，

增塑劑???????????????????3-6份，

其中所說的木質素為由紫丁香基丙烷結構單體聚合而成的紫丁香基木質素、愈創木基丙烷結構單體聚合而成的愈創木基木質素中的一種或兩種；所說的導電樹脂為聚醚砜、聚醚醚酮、聚苯并咪唑、聚砜、聚酰亞胺中的一種或多種；所說的質子導電輔助劑為磷鎢酸、硅鎢酸、磷酸鋯、磷鉬酸、硫酸氫銫中的一種或多種；所說的增塑劑為丙三醇。

本發明一種木質素燃料電池質子交換膜的制備方法，其具體制備步驟如下：

1)?溶脹：將65-75重量份的木質素、20-30重量份的甲基溶纖劑、100-150重量份的蒸餾水加入到反應釜中，以120-150r/min的速度攪拌，升溫到80-90℃，溶脹2-3h；