[发明专利]多孔水凝胶基中高温质子交换膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.多孔水凝胶基中高温质子交换膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、将亲水性单体经提纯除去阻聚剂；

(2)、按亲水性单体：水的质量比为1：0.5～1.5，在水中将亲水性单体溶解，形成均匀的单体溶液；

(3)、在搅拌情况下，向单体溶液中加入占亲水性单体重量的0.02～0.08%的交联剂、单体重量的0.2～0.5%的引发剂，控制反应温度在70～80℃，在搅拌条件下让聚合反应进行； 

(4)、待步骤(3)中的反应液粘度达到120～150 mPa·s时将反应液转移至平底器皿中，让聚合反应于10～30 ℃继续进行，形成含水量较高的水凝胶薄膜；

(5)、水凝胶薄膜经剥离、洗涤、干燥，得到干燥的水凝胶薄膜；

(6)、将步骤(5)中的干燥水凝胶薄膜浸入去离子水至溶胀饱和，经真空冷冻干燥，形成干燥的多孔水凝胶薄膜；

(7)、将步骤(6)中的干燥多孔水凝胶薄膜浸入浓度为0.1～10 mol·L^-1的质子导体水溶液至溶胀饱和，经洗涤、干燥，形成多孔水凝胶基中高温质子交换膜。

2.根据权利要求1所述的多孔水凝胶基中高温质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中还包括制备亲水性高分子水溶液：按亲水性高分子：水的质量比为1：0.6～2，在水中将其溶解形成均一的溶液；

所述步骤(3)中按照亲水性单体：亲水性高分子的质量比为1：0.1～1的比例加入亲水性高分子水溶液，再加入所述用量的亲水性单体、交联剂和引发剂，制得(半)互穿网络结构水凝胶材料。

3.根据权利要求1或2所述的多孔水凝胶基中高温质子交换膜的制备方法，其特征在于：上述步骤(2)中亲水性单体为丙烯酸类单体、丙烯酰胺类单体、丙烯腈类单体、丙磺酸类单体。

4.根据权利要求2所述的多孔水凝胶基中高温质子交换膜的制备方法，其特征在于：上述步骤(2)中亲水性高分子为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸(盐)、多糖、聚乙烯吡咯烷酮水溶性聚合物。

5.根据权利要求1或2所述的多孔水凝胶基中高温质子交换膜的制备方法，其特征在于：上述步骤(3)中的交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。

6.根据权利要求1或2所述的多孔水凝胶基中高温质子交换膜的制备方法，其特征在于：上述步骤(6)中的真空冷冻干燥的温度为-50℃。

7.根据权利要求1或2所述的多孔水凝胶基中高温质子交换膜的制备方法，其特征在于：上述步骤(7)中的质子导体为磷酸或离子液体。

8.根据权利要求1或2所述的制备方法制得的多孔水凝胶基中高温质子交换膜。

9.根据权利要求9所述的多孔水凝胶基中高温质子交换膜，其特征在于：所述质子交换膜在180 ℃和无水环境下质子电导率为0.1~0.15 S·cm^-1。

10.根据权利要求9所述的多孔水凝胶基中高温质子交换膜在燃料电池中的应用。