一种燃料电池无机质子交换膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种燃料电池无机质子交换膜的制备方法，包括如下步骤：制备杂多酸和锆酸乙酯混合溶液；制备表面活性剂溶液；制备无机质子传导粉末前驱体；制备无机质子传导粉末；制备无机质子交换膜。与现有技术相比，本发明所提供的质子交换交换膜具有如下优点：由于采用了ZrO₂作为质子传导材料，使得电池的温度可以为250℃以上；由于采用了分散剂甲基纤维素醚使得ZrO₂在质子交换膜中分散均匀，从而提高了电池的运行稳定性；采用多孔氧化铝陶瓷片支撑体，提高了交换膜的含水量，提高了交换膜的抗氧化性能；此外本发明的原材料价格低，制备方法简单，节约了燃料电池的制造成本。

主权项

一种燃料电池无机质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，首先制备杂多酸和锆酸乙酯混合溶液：先将杂多酸加入到水和乙醇的重量比为1∶3～1∶8的混合溶剂中，其中杂多酸与水和甲醇混合溶剂的重量比为1∶(20～280)，搅拌10～25分钟，然后按照锆酸乙酯与杂多酸重量比8∶1～3∶1加入锆酸乙酯，继续搅拌15～30分钟，形成杂多酸与锆酸乙酯混合溶液；步骤2，表面活性剂溶液的制备：按照锆酸乙酯与表面活性剂重量比4∶1～1∶1将表面活性剂加入到水与乙醇的重量比为1∶4～1∶9混合溶剂中，表面活性剂与水与甲醇混合溶剂的重量比为1∶(20～50)，搅拌10～15分钟，制成表面活性剂溶液；步骤3，无机质子传导粉末前驱体制备：将步骤2制备的表面活性剂溶液加入至步骤1制备的杂多酸与锆酸乙酯混合溶液中，室温下搅拌3～4小时，制得无机质子传导粉末ZrO₂前驱体；步骤4，无机质子传导粉末的制备：将步骤3制备的无机质子传导粉末ZrO₂前驱体置于培养皿中，在干燥箱中热处理6～8天，然后在温度400℃～450℃下高温煅烧2～3小时，得到无机质子传导粉末ZrO₂；步骤5，无机质子交换膜的制备：碾磨此无机质子传导粉末ZrO₂，加入与无机质子传导粉末ZrO₂重量比为1∶6～3∶16的热塑性树脂粘结剂以及与无机质子传导粉末ZrO₂重量比为1∶100～1∶300的分散剂甲基纤维素醚，搅拌均匀后，涂敷在多孔氧化铝陶瓷片支撑体上，并热压制备成无机质子ZrO₂交换膜；其中，所述的表面活性剂为阳离子表面活性剂CTAB。