自增湿膜和自增湿燃料电池及其制备方法

摘要

本发明涉及自增湿膜和自增湿燃料电池及其制备方法。通过制备多孔基底、涂布沸石基材料于多孔基底的孔壁及表面、用质子导电材料填充具有沸石基材料涂层的多孔基底中的孔这一系列步骤去制备一种复合膜材料，并将其用作质子导电电解质膜去构建自增湿燃料电池。所述自增湿膜能够通过沸石基材料吸附反应生成的水和/或催化水的形成来调节水量；并且能够通过所述质子导电材料在具有沸石基材料涂层的多孔基底中的限域来抑制由温度改变和热效应导致的材料收缩和膨胀，从而改善膜在高温下的机械及尺寸的稳定性。

主权项

一种制备能用于自增湿燃料电池的自增湿膜的方法，其包括：制备多孔基底，该多孔基底的孔径为大于20纳米到小于500微米；用选自沸石、分子筛和类沸石中的沸石基材料涂布所述多孔基底，从而形成具有沸石基材料涂层的孔壁及表面；用至少一种质子导电聚合物填充具有所述沸石基材料涂层的孔，从而形成自增湿膜结构；以及活化所述结构，其中通过利用含有溶剂的聚合物前驱体来施加所述聚合物，所述活化过程包括消除所述质子导电聚合物前驱体和所述沸石、分子筛或类沸石材料多孔结构中的溶剂，使膜具有自增湿性能；所述沸石基材料通过吸附反应生成的水和/或催化水的形成来调节自增湿膜中的水量；所述质子导电聚合物在具有沸石基材料涂层的多孔基底中的限域抑制了由温度改变和热效应导致的材料收缩和膨胀，从而改善了膜在高温下的机械及尺寸的稳定性；以及所述限域诱导了孔中聚合物链的重排和官能团的重构。