[發(fā)明專利]一種質(zhì)子交換膜及其制備方法和燃料電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110644580.8
• 申請(qǐng)日: 2021-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN113363542B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃衡恢;樊建濤;張立;陳海平;黃逸斐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市通用氫能科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/1069
• 分類號(hào): H01M8/1069;H01M8/1072;H01M8/1088;H01M8/1039;C08F226/04;C08F212/14;C08F226/02;C08F228/02
• 代理公司: 深圳市韋恩肯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44375
• 代理人: 黃昌平

1.一種質(zhì)子交換膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

制備線性預(yù)聚物溶液；所述線性預(yù)聚物溶液由二元烯烴胺、乙烯基磺酸鹽及水溶劑的混合溶液在65℃-80℃的反應(yīng)溫度及氮?dú)鈼l件下加入引發(fā)劑后引發(fā)所述混合溶液內(nèi)的二元烯烴胺與乙烯基磺酸鹽發(fā)生自由基聚合反應(yīng)所得，其中，引發(fā)劑為氧化還原體系引發(fā)劑；

將所述線性預(yù)聚物溶液與全氟磺酸樹脂分散液及混合多元醇按預(yù)設(shè)比例進(jìn)行混合反應(yīng)，以得到聚合物漿料；

將所述聚合物漿料涂覆成膜，并對(duì)涂覆形成的膜進(jìn)行干燥、固化成型，以得到具有交聯(lián)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜；

其中，所述將所述聚合物漿料涂覆成膜，并對(duì)涂覆形成的膜進(jìn)行干燥、固化成型，以得到具有交聯(lián)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜的步驟包括：

將所述聚合物漿料涂覆成膜，并在60℃-80℃的反應(yīng)溫度下對(duì)涂覆形成的膜進(jìn)行干燥處理；

對(duì)經(jīng)干燥處理后的膜進(jìn)行交聯(lián)固化處理；

對(duì)經(jīng)交聯(lián)固化處理后的膜在160℃-180℃的反應(yīng)溫度下進(jìn)行熱處理；

對(duì)經(jīng)熱處理后的膜進(jìn)行活化處理后得到具有交聯(lián)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜；

其中，所述將所述線性預(yù)聚物溶液與全氟磺酸樹脂分散液及混合多元醇按預(yù)設(shè)比例進(jìn)行混合反應(yīng)，得到聚合物漿料的步驟之前還包括：

對(duì)所述線性預(yù)聚物溶液進(jìn)行酸化處理；

其中，在所述線性預(yù)聚物溶液中添加第六預(yù)設(shè)量的酸性溶液并用截留分子量為8000-14000的透析袋處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)線性預(yù)聚物溶液的酸化處理，得到經(jīng)酸化處理后的線性預(yù)聚物溶液；接著將經(jīng)酸化處理后的預(yù)聚物溶液與全氟磺酸樹脂分散液及混合多元醇按預(yù)設(shè)比例進(jìn)行混合反應(yīng)，以得到聚合物漿料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備線性預(yù)聚物溶液的步驟包括：

將第一預(yù)設(shè)量的二元烯烴胺與第二預(yù)設(shè)量的乙烯基磺酸鹽混合，得到預(yù)混合物，將所述預(yù)混合物溶于第三預(yù)設(shè)量的水溶劑中，攪拌均勻得到混合溶液；

在65℃-80℃的反應(yīng)溫度及氮?dú)鈼l件下，向所述混合溶液中加入引發(fā)劑以引發(fā)所述混合溶液內(nèi)的二元烯烴胺與乙烯基磺酸鹽發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，以得到所述線性預(yù)聚物溶液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述對(duì)經(jīng)熱處理后的膜進(jìn)行活化處理的步驟包括：

將經(jīng)熱處理后的膜置于H₂O₂及H₂SO₄溶液中進(jìn)行活化反應(yīng)，并在活化反應(yīng)后對(duì)經(jīng)活化處理后的膜進(jìn)行干燥。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述二元烯烴胺為具有雙烯烴鍵的有機(jī)胺類。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述乙烯基磺酸鹽為具有雙鍵的磺酸鹽。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑由過硫酸鹽與亞硫酸鹽或過硫酸鹽與亞硫酸氫鹽組成。

7.一種質(zhì)子交換膜，其特征在于，所述質(zhì)子交換膜由權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。

8.一種燃料電池，其特征在于，所述燃料電池包括如權(quán)利要求7所述的質(zhì)子交換膜。