一种质子交换膜燃料电池用有机‑无机复合质子交换膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池用有机‑无机复合质子交换膜及其制备方法，该质子交换膜由侧链带有N‑杂环的功能聚合物（如聚乙烯吡咯烷酮）、杂多酸及骨架聚合物（如聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜、聚苯砜等）组成。该方法包括：将功能聚合物、骨架聚合物、杂多酸加入有机溶剂（如N，N‑二甲基甲酰胺、N，N‑二甲基乙酰胺、N‑甲基吡咯烷酮等）中，加热且搅拌至溶解完全，得到透明均一的质子交换膜溶液；采用溶液浇铸或者流延等方法得到有机‑无机复合质子交换膜。该有机‑无机复合质子交换膜为均相、透明、致密隔膜，具有优异的化学稳定性、热稳定性、机械性能和质子电导率，质子导体不易流失。其原料易得，价格低廉，制备工艺简单，适合规模化生产，可广泛应用于燃料电池、液流电池、铅酸电池以及水电解器中。

主权项

一种燃料电池用有机‑无机复合质子交换膜的制备方法，其特征在于：A)将具有侧链带有N杂环的聚合物与骨架聚合物按照一定的质量比例混合，溶解于适当的有机溶剂中，得到聚合物浓度为5～20wt％的透明聚合物溶液；B)将一定质量的杂多酸溶解于上述溶解聚合物的有机溶剂中，得到透明杂多酸有机溶液，杂多酸溶液的浓度为5‑50wt％；C)在搅拌的条件下，将上述步骤B)中所得杂多酸溶液按照使所述杂多酸在所述有机‑无机复合质子交换膜中的质量百分含量为10‑60％的比例加入到步骤A)所制备的聚合物溶液中，继续搅拌5～12小时，得到透明均一的质子交换膜铸膜液；D)用所述质子交换膜铸膜液制备所述燃料电池用有机‑无机复合质子交换膜。