[發明專利]一種高耐久性燃料電池復合質子交換膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011574324.8
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112687927B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉建國;劉佳;李佳;芮志巖
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01M8/1041
• 分類號: H01M8/1041;H01M8/1072;H01M8/1086
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 蘇虹

1.一種高耐久性燃料電池復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：制備方法包括如下步驟：

（1）將金屬氧化物自由基淬滅劑、鹽酸多巴胺和三羥甲基氨基甲烷溶于溶劑中，得到混合溶液，調節溶液pH值至8~10，常溫攪拌0.5~2h進行包覆反應，后將混合溶液抽濾、干燥，設有包覆層的金屬氧化物自由基淬滅劑；

（2）將步驟（1）得到的金屬氧化物自由基淬滅劑與聚合物樹脂溶液混合，攪拌得到均勻分散液；

（3）將分散液倒入模具中，真空條件下烘干處理，后熱處理得到復合膜；

（4）將復合膜分別置于酸溶液、水中浸泡處理，得到質子交換膜；

步驟（2）中，分散液中，自由基淬滅劑的加入量占聚合物樹脂加入量的 0.5wt%~1.2wt%；

復合質子交換膜包括膜基體和分散于膜基體中的金屬氧化物自由基淬滅劑，所述自由基淬滅劑的表面設有有機物包覆層；所述包覆層的厚度為0.5~5nm；所述金屬氧化物自由基淬滅劑為氧化鈰、氧化錳、氧化鉻或氧化鈷，所述有機物包覆層為聚多巴胺。

2.根據權利要求1所述的高耐久性燃料電池復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，鹽酸多巴胺加入量為自由基淬滅劑質量的1~4倍。

3.根據權利要求1所述的高耐久性燃料電池復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，混合溶液中，鹽酸多巴胺的濃度為0.1~8mg/mL，金屬氧化物自由基淬滅劑的濃度為0.1~4mg/mL。

4.根據權利要求1所述的高耐久性燃料電池復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟（2）中，聚合物樹脂的當量質量為700g/mol~1200g/mol，聚合物樹脂溶液的溶劑為二甲基亞砜或N，N-二甲基甲酰胺。

5.根據權利要求1所述的高耐久性燃料電池復合質子交換膜的制備方法，其特征在于：步驟（3）中，烘干處理溫度為40~80℃，烘干時間為8h~16h，熱處理溫度為125~180℃， 熱處理時間為3h~6h。