[發(fā)明專利]一種有機-無機多層復合型質子交換膜的制備及膜和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610917601.8
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN107978780B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 侯明;姜永燚;郝金凱;邵志剛;衣寶廉
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/1081
• 分類號: H01M8/1081;H01M8/1086;H01M8/1041;H01M8/1027
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種有機-無機多層復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：該復合膜為層疊狀的三層復合結構，具體是：最內層為磺化聚醚醚酮基膜（A），內層兩側的外層均為一無機物層（B），其具體制備過程如下：

a) 用非質子溶劑溶解磺化聚醚醚酮得到刮膜液，并向該刮膜液中不加入或加入造孔劑，利用蒸氣誘導相轉變法制備多孔磺化聚醚醚酮基膜（A）；步驟a)中，恒溫恒濕箱的溫度為40℃~80℃，濕度為20 %~100 %RH，處理時間為10~60 min；

b) 將步驟a)中的多孔基膜固定在熱噴涂臺上，將無機物分子篩分散在溶劑中得到分子篩噴涂分散液，在基膜的二側表面熱噴涂一無機物薄層，制得復合膜；

無機物分子篩為Silicalite-1或ZSM-5的一種或兩種；

c) 將步驟b) 中所制備的復合膜置于一定溫度的烘箱中干燥處理，取出即得該復合膜。

2.按權利要求1所述的有機-無機多層復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：所選取的磺化聚醚醚酮的磺化度在0.50~0.78之間;聚醚醚酮的平均數(shù)均分子量范圍為6200-15800。

3.按照權利要求1所述的有機-無機多層復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：a)中鑄膜的非質子溶劑選自N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N, N-二甲基乙酰胺（DMAc）和N-甲基-2吡咯烷酮（NMP）之中的一種或二種以上，磺化聚醚醚酮于刮膜液中的質量濃度為5%~20%；

刮膜液中的造孔劑為鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）、鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）和鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）的一種或兩種以上，其于刮膜液中的質量濃度為0.0%~ 5.0 %。

4.按照權利要求1所述的有機-無機多層復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟b)中，所用溶劑為乙醇、異丙醇、正丙醇、DMAc中的一種或兩種以上，噴涂分散液中無機物分子篩：溶劑比例為0.1 g/2 ml~0.1 g/10 ml。

5.按照權利要求1或4所述的有機-無機多層復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟b)中，分子篩噴涂分散液需經超聲處理5 min~60 min。

6.按照權利要求1所述的有機-無機多層復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟b)中，熱噴涂臺的溫度設置為40℃~80℃；

步驟c)中，烘箱的溫度設置為60℃~120℃，處理時間為4~12 h。

7.按照權利要求1所述的有機-無機多層復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：磺化聚醚醚酮多孔基膜（A）的厚度為10~50 μm；復合膜中無機物層厚度為0.1μm~10μm。

8.一種權利要求1-7任一所述的制備方法制備的有機-無機多層復合質子交換膜。

9.一種權利要求8所述有機-無機多層復合質子交換膜在質子交換膜燃料電池中作為隔膜的應用。