[發明專利]一種減緩質子交換膜電化學降解的方法

在審

• 申請號: 201710333243.0
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN108878993A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 俞紅梅;高學強;遲軍;賈佳;覃博文;邵志剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種減緩質子交換膜電化學降解方法，主要是通過向質子交換膜中添加自由基淬滅劑，制備有機/無機復合型質子交換膜，自由基淬滅劑的添加方法為共混或層層復合，其具體操作步驟如下：

共混：

(1)將含有磺酸基的離子交換樹脂溶解在溶劑中，配制樹脂溶液；

(2)將自由基淬滅劑的納米顆粒加入的樹脂溶液中，超聲分散均勻；

(3)將加入自由基淬滅劑的樹脂溶液澆鑄到水平玻璃板上，干燥揮發溶劑成膜；得有機/無機復合型質子交換膜；

或者層層復合，A、在質子交換膜的兩側表面分別制備一層自由基淬滅劑的納米粒子層；

B、再在A中的納米粒子層上在噴涂一層磺酸基的離子交換樹脂層，層層復合制備質子交換膜。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在質子交換膜中添加的自由基淬滅劑包括二氧化鈰、二氧化錳、三氧化二鐵中的一種或兩種以上。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中使用的含有磺酸基的離子交換樹脂，主要包括：全氟磺酸樹脂(商業化的Nafion)、磺化的聚醚醚酮(SPEEK)、磺化的聚酰亞胺(SPI)、磺化的聚苯并咪唑(SPBI)、磺化聚硫醚砜(SPSSF)磺化二氮雜萘聚醚砜酮(SPPESK)中的一種或二種以上。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中使用的溶劑為乙醇，正丙醇，異丙醇，水，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，甲基吡咯烷酮中的一種或兩種以上；配制樹脂溶液的濃度為1％-50％(質量分數)。

5.根據權利要求1、2或3所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中的添加的自由基淬滅劑的納米粒子粒徑范圍為5-60納米；自由基淬滅劑的添加量為含有磺酸基的離子交換樹脂質量的0.02-0.15倍。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中使用的干燥溫度為80-150℃；干燥時間為8-72小時。

7.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：步驟A將自由基淬滅劑溶解在溶劑中，配制自由基淬滅劑溶液；步驟A中納米粒子層自由基淬滅層的制備方法為刷涂，靜電噴涂等中的一種或兩種以上，干燥揮發溶劑成膜；自由基淬滅劑的擔載量為0.05-0.1毫克每平方厘米。

8.根據權利要求1或3所述的制備方法，其特征在于：步驟B將含有磺酸基的離子交換樹脂溶解在溶劑中，配制樹脂溶液；步驟B中磺酸基的離子交換樹脂層的制備方法為刷涂，靜電噴涂等中的一種或兩種以上，干燥揮發溶劑成膜；淬滅劑的擔載量為0.1-1.0毫克每平方厘米。

9.根據權利要求7或8所述的制備方法，其特征在于：步驟A或B中使用的溶劑為乙醇，正丙醇，異丙醇，水，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，甲基吡咯烷酮中的一種或兩種以上；配制樹脂溶液的濃度為1％-50％(質量分數)，淬滅劑的質量濃度為0.1％-10％；

步驟A或B中干燥溫度為80-150℃；干燥時間為8-72小時。

10.根據權利要求7或8所述的制備方法，其特征在于：步驟A中質子交換膜采用的樹脂材料包括：全氟磺酸樹脂(商業化的Nafion)、磺化的聚醚醚酮(SPEEK)、磺化的聚酰亞胺(SPI)、磺化的聚苯并咪唑(SPBI)、磺化聚硫醚砜(SPSSF)磺化二氮雜萘聚醚砜酮(SPPESK)中的一種或二種以上；或步驟A中質子交換膜為步驟(3)制備的含自由基淬滅劑的質子交換膜。