[發(fā)明專利]一種基于多酸/哌啶芳基類共聚物的雜化質(zhì)子交換膜及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110555664.4 | 申請日： | 2021-05-21 |
| 公開（公告）號： | CN113258109B | 公開（公告）日： | 2022-07-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李昊龍;李婷婷;劉炳輝;趙成吉 | 申請（專利權(quán)）人： | 吉林大學(xué) |
| 主分類號： | H01M8/1048 | 分類號： | H01M8/1048;H01M8/1081;C08G61/12 |
| 代理公司： | 北京高沃律師事務(wù)所 11569 | 代理人： | 趙琪 |
| 地址： | 130012 吉*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 哌啶 芳基類 共聚物 質(zhì)子 交換 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種基于多酸/哌啶芳基類共聚物的雜化質(zhì)子交換膜及其制備方法，涉及質(zhì)子交換膜技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的雜化質(zhì)子交換膜的制備方法，包括以下步驟：將多酸和哌啶芳基類聚合物溶液混合，澆注成膜，干燥后得到雜化質(zhì)子交換膜。實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明制備的雜化質(zhì)子交換膜在25℃時(shí)的電導(dǎo)率為14～28mS·cm?1，80℃時(shí)的電導(dǎo)率為39～102mS·cm?1；斷裂拉伸強(qiáng)度為58～64MPa，斷裂伸長率為12～18％。說明本發(fā)明制備的雜化質(zhì)子交換膜同時(shí)具有較高的質(zhì)子傳導(dǎo)率和機(jī)械穩(wěn)定性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及質(zhì)子交換膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多酸/哌啶芳基類共聚物的雜化質(zhì)子交換膜及其制備方法。
背景技術(shù)
聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC)具有清潔高效、高能量密度和可攜帶等特性，被認(rèn)為是最具潛力的能量轉(zhuǎn)化設(shè)備(J.Jagur-Grodizinski,Polymers forAdvancedTechnologies 18(2007)785-799)。質(zhì)子交換膜(PEM)是質(zhì)子的導(dǎo)體，也是燃料、氧化劑和電子的屏障，在決定電解質(zhì)膜燃料電池的性能方面起著核心作用，直接影響著燃料電池的輸出性能和使用壽命(Zhang,H.；Shen,P.K.Recent Development of Polymer ElectrolyteMembranes for Fuel Cells.Chem.Rev.2012,112,2780-2832)。
但質(zhì)子交換膜的發(fā)展面臨著平衡傳導(dǎo)率和機(jī)械性能的問題，現(xiàn)有的Nafion、聚苯并咪唑等膜在摻雜磷酸后其機(jī)械性能急劇下降，對電解質(zhì)膜燃料電池的性質(zhì)產(chǎn)生不利影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于多酸/哌啶芳基類共聚物的雜化質(zhì)子交換膜及其制備方法，本發(fā)明制備的雜化質(zhì)子交換膜具有較高的質(zhì)子傳導(dǎo)率和機(jī)械穩(wěn)定性。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種基于多酸/哌啶芳基類共聚物的雜化質(zhì)子交換膜的制備方法，包括以下步驟：
將多酸和哌啶芳基類聚合物溶液混合，澆注成膜，干燥后得到雜化質(zhì)子交換膜。
優(yōu)選地，所述多酸為雜多酸。
優(yōu)選地，以所述多酸和哌啶芳基類聚合物溶液中哌啶芳基類聚合物的總質(zhì)量計(jì)，所述多酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05～85％。
優(yōu)選地，所述哌啶芳基類聚合物溶液的溶質(zhì)為哌啶芳基類聚合物；所述哌啶芳基類聚合物中哌啶芳基結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量含量為0.1～97％。
優(yōu)選地，所述哌啶芳基類聚合物溶液中哌啶芳基類聚合物具有式I所示結(jié)構(gòu)：
式I中，包括
R1包括-CF3或-CH3；
R2包括-CH3、-C2H5、-CH2Br、
x為哌啶芳基類聚合物中哌啶芳基結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量含量。
優(yōu)選地，所述哌啶芳基類聚合物溶液的濃度為0.01～0.20g/mL。
優(yōu)選地，所述干燥的溫度為25～180℃，所述干燥的時(shí)間為2～96h。
本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的雜化質(zhì)子交換膜。
優(yōu)選地，所述雜化質(zhì)子交換膜的厚度為10～260μm。
優(yōu)選地，所述雜化質(zhì)子交換膜為透明膜。
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