[發明專利]一種高溫質子交換膜的制備方法

有效

• 申請號: 201710888971.8
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107808969B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 蔣三平;張勁;沈培康
• 申請（專利權）人: 廣西大學;北京航空航天大學
• 主分類號: H01M8/1041
• 分類號: H01M8/1041;H01M8/1046;H01M8/1081;H01M8/1086
• 代理公司: 南寧市吉昌知識產權代理事務所(普通合伙) 45125
• 代理人: 滕藝瓊

1.一種高溫質子交換膜的制備方法，其特征在于，包含以下操作步驟：

(1)將無機氧化物原料與聚合物基體溶液按質量比混合，得到無機氧化物和聚合物的混合物；

(2)然后將步驟(1)所得混合物保持溫度為60～120℃下烘12～72小時，得到無機氧化物和聚合物的復合膜；

(3)將步驟(2)所得無機氧化物和聚合物的復合膜在磷酸溶液中保持溫度為20～80℃浸泡6～168小時，得到磷酸摻雜的無機氧化物和聚合物的復合膜；

(4)將步驟(3)所得磷酸摻雜的無機氧化物和聚合物的復合膜進行熱處理，所述的熱處理為先控制溫度為100～150℃下預處理1～6小時，然后再控制溫度為200～300℃熱處理3～24小時，即得無機復合的高溫質子交換膜。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中將無機氧化物原料與聚合物基體溶液在室溫下超聲混合12～48小時。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的無機氧化物原料為無機氧化物顆粒、表面活性劑改性的無機氧化物顆粒或無機氧化物前驅體中的一種；其中，所述的無機氧化物顆粒為三氧化二鋁、二氧化硅、氧化錫、二氧化鈦、二氧化鈰、二氧化鉻或二氧化鋯中的一種；所述的表面活性劑改性的無機氧化物顆粒為經表面活性劑改性后得到的三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化錫、二氧化鈦、二氧化鈰、二氧化鉻或二氧化鋯中的一種；所述的無機氧化物前驅體為氯化鋁、正硅酸乙酯、原硅酸甲酯、無水四氯化錫、五水四氯化錫、四氯化鈦、硝酸鈰或氯化鋯中的一種。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述的表面活性劑為1-甲基咪唑鎓硫氰酸鹽或地喹氯銨。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述的聚合物基體溶液為聚合物溶解在溶劑中得到聚合物基體溶液，所述的聚合物為聚苯并咪唑、聚酰亞胺、聚酰亞胺苯并咪唑、磺化聚酰亞胺或磺化聚醚醚酮中的一種。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述的溶劑為N，N-二甲基乙酰胺，N-乙烯基吡咯烷酮，N，N-二甲基亞砜中的一種或一種以上的混合物。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中當前述無機氧化物原料采用的是表面活性劑改性的無機氧化物顆粒時，得到的無機氧化物和聚合物的復合膜在20～60℃下浸泡在洗滌劑中洗滌3～24小時，洗滌后所得物質在20～100℃干燥6～48小時，然后再進行步驟(3)操作；其中，所述的洗滌劑為純水、甲醇或乙醇中的一種或一種以上的混合物。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述的磷酸溶液質量濃度為50～85％。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所得高溫質子交換膜運用于高溫質子交換膜燃料電池。