一种增强复合质子交换膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种增强复合质子交换膜的制备方法，包括以下步骤：全氟磺酸离子交换树脂的预处理、制备全氟磺酸离子交换树脂的水醇溶液、制备全氟磺酸离子交换树脂的制膜溶液、掺杂组分制备、增强复合膜的制备。本发明在保留质子交换膜高导电能力的情况下，将其改性，提高膜的强度，特别是高温下的强度，同时引入自增湿机制，提高其高温下的保水能力，将能够使质子交换膜在燃料电池上得到更广泛的应用。本发明公开了一种增强复合质子交换膜的制备方法，在制备过程中通过引入聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜作为增强膜的骨架来提高强度，加入分子筛/酸化分子筛来提高其高温下的保水能力。

主权项

一种增强复合质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、全氟磺酸离子交换树脂的预处理将全氟磺酸离子交换树脂置于浓度为20％～30％NaOH溶液中，在85℃～100℃温度下处理40～60h，得到‑SO₃Na型全氟磺酸离子交换树脂，然后用去离子水在85℃～100℃温度下充分浸泡，清洗2～4遍，去除多余的NaOH后于真空干燥，称重保存；2)、制备全氟磺酸离子交换树脂的水醇溶液称取处理好的全氟磺酸离子交换树脂，转入体积比1:1的水乙醇溶液中，拧紧高压釜，在温度100～400℃，压力0.5‑3Mpa下溶解，冷却后取出保存；全氟磺酸离子交换树脂的重量比为5％～10％，3)、制备全氟磺酸离子交换树脂的制膜溶液取适量上述水醇溶液，加入同体积的沸点在130～200℃的溶剂，采用常压或减压蒸馏，去除水和乙醇，即得到制膜溶液；4)、掺杂组分制备选用分子筛作为掺杂组分，将分子筛在沸腾浓硫酸环境下处理，进行酸化后用去离子水冲洗至中性烘干备用；5)、增强复合膜的制备量取一定量制膜液并加入0.5～4％的上述掺杂组分超声分散后形成制膜复合浆料，将上述一半的复合浆料倒入平板玻璃围堰中进行流延，再将多孔PTFE薄膜覆上，去除气泡后在PTFE膜上再倒入剩下一半的复合浆料进行流延，在水平烘箱中保持100～150℃使溶剂挥发，保持1h～5h后，再抽真空，重新设定温度150～180℃，保持1h，以进一步去溶剂，冷却取出即可。