一种燃料电池用无机复合金属氧化物掺杂的含氟质子交换膜

摘要

本发明涉及一种燃料电池用无机复合金属氧化物掺杂的含氟质子交换膜及其制备方法。含氟质子交换膜它由含氟离子交换树脂和无机复合金属氧化物粒子组成，无机复合金属氧化物粒子均匀分散在含氟离子交换树脂中。所述无机复合金属氧化物粒子为经过热塑性树脂修饰的无机氧化物掺杂氧化铈。本发明所制备燃料电池用质子交换膜具有较高的电导率和机械强度，利于提高燃料电池的性能。

主权项

一种燃料电池用含氟质子交换膜的制备方法，包括含氟离子交换树脂和无机复合金属氧化物粒子，其中，以含氟离子交换树脂为基质，无机复合金属氧化物粒子均匀分散填充在基质中，无机复合金属氧化物粒子为含氟离子交换树脂质量的0.05～3％，膜厚度为20‑50微米，所述无机复合金属氧化物粒子为无机氧化物掺杂的氧化铈：MxCe1‑xO2，0＜x＜1，其中M选自La、Mn、Nd、Pr、Y、Zn、W、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Zr、Mo、Ru、Rh、Pd、Ta、Re、Tr、Pt中的一种或几种；制备步骤为：(1)将表面活性剂加入到醇‑水溶液中充分搅拌混合，配制质量浓度为0.3～10wt％的表面活性剂溶液；将粒径10～100nm的无机复合金属氧化物粒子超细粉体经过真空干燥后分散于其中，室温超声处理30～90分钟得到混合溶液A；(2)将热塑性树脂溶于有机溶剂，制备质量浓度为1‑15wt％的溶液B，然后将步骤(1)的溶液A加入到溶液B中，无机复合金属氧化物粒子与热塑性树脂的质量比为0.5∶1～1∶1，得到混合溶液C；在30～60℃温度下对溶液C超声处理30～～180分钟充分混合，将沉淀物过滤、洗涤，而后在70～80℃真空烘箱干燥，得经过热塑性树脂表面修饰的无机复合金属氧化物；所用热塑性树脂选自：聚砜酰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚苯并咪唑、聚酰亚胺树脂、聚苯乙烯、聚醚酮树脂、聚偏氯乙烯中的一种或几种，或其中任意一种的磺化树脂或全氟磺酸树脂；(3)将经热塑性树脂修饰的无机复合金属氧化物粒子分散于5‑15wt％含氟离子交换树脂溶液中，其中无机复合金属氧化物粒子是含氟离子交换树脂质量的0.05～3wt％；该混合物经高速混合后，采用涂布法、喷涂法、浇注法、丝网印刷法、挤出法或热压法成膜工艺制备电解质膜。