具有自增湿功能的多层纳米复合质子交换膜的制备方法

摘要

本发明提供了一种具有自增湿功能的多层纳米复合质子交换膜的制备方法，其特点是在聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜中先浸渍质子传导树脂与SiO₂或TiO₂纳米粒子的混合物形成保水质子传导层，再浸渍质子传导树脂与纳米Pt或纳米Pd颗粒的混合物形成自增湿质子传导层。该复合膜作为质子交换膜燃料电池的质子传导膜具有良好的自增湿和保水能力。

主权项

1、一种具有自增湿功能的多层纳米复合质子交换膜的制备方法，其特征是按下述的步骤依次进行：第1、取洁净多孔聚四氟乙烯膜在含有质子传导树脂与SiO2或TiO2纳米粒子的混合物醇溶液中充分浸渍，混合物中质子传导树脂的含量为1-5wt％，表面活性剂烷基酚聚氧乙烯10醚的含量为0.6-4wt％，SiO2或TiO2纳米粒子与质子传导树脂的质量比为0.01-0.2∶1，；第2、将浸渍有质子传导树脂与SiO2或TiO2纳米粒子混合物的多孔膜，采用双轮轮滚碾压去除表面多余的树脂混合物，碾压后的多孔膜在真空干燥箱中80℃～140℃热处理40～60秒钟；第3、重复步骤1中浸渍和步骤2的操作直至膜变透明，得到保水质子交换膜；第4、将步骤3得到的透明保水质子交换膜在质子传导树脂与纳米Pt或纳米Pd颗粒混合物醇溶液中充分浸渍，混合物中质子传导树脂的含量为4wt％，表面活性剂烷基酚聚氧乙烯10醚的含量为2wt％，纳米Pt或纳米Pd颗粒与质子传导树脂的质量比保持0.01-0.05∶1；第5、将浸渍有质子传导树脂与纳米Pt或纳米Pd颗粒混合物的保水质子交换膜，采用双轮轮滚碾压去除表面多余的树脂混合物，碾压后的多孔膜在真空干燥箱中80℃～140℃热处理40～60秒钟；第6、重复步骤5一次得到多层纳米复合膜；第7、将步骤6得到的复合膜在乙醇或异丙醇中浸泡5～10分钟去表面活性剂，然后在沸腾的去离子水浸泡8～10分钟，自然干燥后，在真空干燥箱中于120～140℃热处理40～60秒钟，即得到具有自增湿和保水能力的多层纳米复合质子交换膜；其中步骤1和步骤4所述的醇溶液的溶剂采用乙醇、丙醇和异丙醇中的任一种。