[發明專利]一種全氟磺酸質子交換膜的制備方法

有效

• 申請號: 201710960419.5
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107768700B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 何偉東;韓玉培;孫達;李依帆;霍偉榮
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M8/1069
• 分類號: H01M8/1069;H01M8/1081;H01M8/1039;C08J5/22;C08L27/18
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 薛波

本發明提供一種全氟磺酸質子交換膜，屬于質子交換膜的技術領域。一種全氟磺酸質子交換膜的制備方法，包括以下步驟：S1：向溶劑中加入全氟磺酸樹脂粉末，在30?60℃水浴環境中攪拌至顆粒分散均勻，制得膠體，全氟磺酸樹脂粉末與溶劑的比例為(1?3)g：30ml。S2：將兩片電極極片插入到膠體中，在30?60℃水浴環境中電泳，得到全氟磺酸質子交換膜。其生產周期短、工藝簡單、膜厚可控，制得的質子交換膜電導率高、薄膜性能好。

技術領域

本發明屬于質子交換膜的技術領域，具體地說，涉及一種全氟磺酸質子交換膜的制備方法。

背景技術

質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)作為新一代發電技術，具有工作溫度低、啟動快、比功率高、結構簡單、操作方便等優點，被公認為電動汽車、固定發電站等的首選能源。

質子交換膜(Proton Exchange Membrane，PEM)是質子交換膜燃料電池的核心部件，對電池性能起著關鍵作用。它不僅具有阻隔作用，還具有傳導質子的作用。質子交換膜中，全氟磺酸質子交換膜被廣泛地應用。

目前，全氟磺酸質子交換膜的成型工藝主要有：擠出成型、溶液成型和復合成型；擠出成型工藝可分為熔融擠出成型和凝膠擠出成型，熔融擠出成型又分為熔融擠出流延成型和熔融擠出壓延成型。所有上述制膜工藝存在的最大問題是工藝周期長、工藝復雜、成膜的成本高。CN106159301A公開了一種全氟磺酸質子交換膜的制備方法，其生產周期短、工藝簡單、膜厚可控，但是其電導率較低，薄膜性能較差。

發明內容

針對現有技術中上述的不足，本發明提供一種全氟磺酸質子交換膜的制備方法，其生產周期短、工藝簡單、膜厚可控，制得的質子交換膜電導率高、薄膜性能好。

為了達到上述目的，本發明采用的解決方案是：

一種全氟磺酸質子交換膜的制備方法，包括以下步驟：

S1：向溶劑中加入全氟磺酸樹脂粉末，在30-60℃水浴環境中攪拌至顆粒分散均勻，制得膠體，全氟磺酸樹脂粉末與溶劑的比例為1-3g：30ml。

S2：將兩片電極極片插入到膠體中，在30-60℃水浴環境中電泳，得到全氟磺酸質子交換膜。

本發明提供的全氟磺酸質子交換膜的制備方法有益效果是，采用全氟磺酸樹脂和丙酮作為原料制得適于電泳操作的膠體，然后通過電泳的方法制得全氟磺酸質子交換膜，制備方法簡單，原料可得，成本低，適于工業化生產和應用，制備得到的全氟磺酸質子交換膜，經阻抗測試，電導率為(11～22)×10^-2S/cm，電導率高，該全氟磺酸質子交換膜在工作中轉移電子能力強，其薄膜的性能好。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例1提供的全氟磺酸質子交換膜的斷面的SEM圖；

圖2為本發明實施例1提供的全氟磺酸質子交換膜的差熱分析圖；

圖3為本發明實施例1提供的全氟磺酸質子交換膜的拉伸性能測試圖；

圖4為本發明實施例2提供的除雜前的全氟磺酸質子交換膜的示意圖；

圖5為本發明實施例2提供的除雜后的全氟磺酸質子交換膜的示意圖。

具體實施方式