[发明专利]一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1、一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

(1)按重量份计，将1份聚醚醚酮加到35～75份重量百分比浓度为95～98％的浓硫酸中进行磺化反应，然后将反应液稀释后过滤，取沉淀物，用水将沉淀物洗至水溶液呈中性后干燥，得到磺化聚醚醚酮；

(2)将步骤(1)所得磺化聚醚醚酮、无机交联剂、硅烷偶联剂和有机溶剂装入盛有玛瑙球的球磨罐中，进行球磨后得到悬浮液；磺化聚醚醚酮与有机溶剂的质量体积比为1/5g/ml～1/15g/ml；硅烷偶联剂与无机交联剂质量比为1∶5-10；磺化聚醚醚酮与无机交联剂的质量比为5～20∶1；所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷；所述无机交联剂为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝和/或二氧化锆；所述的硅烷偶联剂为氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷；

(3)将与磺化聚醚醚酮重量比为1∶3.5～17质子导体加入步骤(2)得到的悬浮液中，在25～60℃下继续反应8～14小时后得到磺化聚醚醚酮、无机交联剂与质子导体的混合溶液；所述质子导体为磷钨酸、硅钨酸、磷酸锆或正磷酸硼；

(4)将磺化聚醚醚酮、无机交联剂与质子导体的混合物溶液成膜，干燥，脱膜，即得直接甲醇燃料电池用质子交换膜。

2、根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中磺化反应条件为25～60℃下磺化反应8～50小时。

3、根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中干燥为在55～65℃下干燥24～32小时。

4、根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述球磨是指在盛有玛瑙球的球磨罐中，通过行星式球磨机中进行球磨，球磨机的转速为500-800r/min，球磨时间为5h以上。

5、根据权利要求4所述的直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述盛有玛瑙球的球磨罐是指盛有36g-50g直径为10-12mm和24-30g直径为6mm-8mm的玛瑙球的球磨罐，球料比25-30∶1。

6、权利要求1～5任意一项所述方法制得的直接甲醇燃料电池用质子交换膜，其特征在于：该直接甲醇燃料电池用质子交换膜在20～80℃的质子传导率为1.202×10^-2～4.238×10^-2S/cm，甲醇渗透系数为3.14×10^-8～9.56×10^-7cm²/s。