[发明专利]一种减缓质子交换膜电化学降解的方法

权利要求书

1.一种减缓质子交换膜电化学降解方法，主要是通过向质子交换膜中添加自由基淬灭剂，制备有机/无机复合型质子交换膜，自由基淬灭剂的添加方法为共混或层层复合，其具体操作步骤如下：

共混：

(1)将含有磺酸基的离子交换树脂溶解在溶剂中，配制树脂溶液；

(2)将自由基淬灭剂的纳米颗粒加入的树脂溶液中，超声分散均匀；

(3)将加入自由基淬灭剂的树脂溶液浇铸到水平玻璃板上，干燥挥发溶剂成膜；得有机/无机复合型质子交换膜；

或者层层复合，A、在质子交换膜的两侧表面分别制备一层自由基淬灭剂的纳米粒子层；

B、再在A中的纳米粒子层上在喷涂一层磺酸基的离子交换树脂层，层层复合制备质子交换膜。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在质子交换膜中添加的自由基淬灭剂包括二氧化铈、二氧化锰、三氧化二铁中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中使用的含有磺酸基的离子交换树脂，主要包括：全氟磺酸树脂(商业化的Nafion)、磺化的聚醚醚酮(SPEEK)、磺化的聚酰亚胺(SPI)、磺化的聚苯并咪唑(SPBI)、磺化聚硫醚砜(SPSSF)磺化二氮杂萘聚醚砜酮(SPPESK)中的一种或二种以上。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中使用的溶剂为乙醇，正丙醇，异丙醇，水，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上；配制树脂溶液的浓度为1％-50％(质量分数)。

5.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的添加的自由基淬灭剂的纳米粒子粒径范围为5-60纳米；自由基淬灭剂的添加量为含有磺酸基的离子交换树脂质量的0.02-0.15倍。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中使用的干燥温度为80-150℃；干燥时间为8-72小时。

7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤A将自由基淬灭剂溶解在溶剂中，配制自由基淬灭剂溶液；步骤A中纳米粒子层自由基淬灭层的制备方法为刷涂，静电喷涂等中的一种或两种以上，干燥挥发溶剂成膜；自由基淬灭剂的担载量为0.05-0.1毫克每平方厘米。

8.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于：步骤B将含有磺酸基的离子交换树脂溶解在溶剂中，配制树脂溶液；步骤B中磺酸基的离子交换树脂层的制备方法为刷涂，静电喷涂等中的一种或两种以上，干燥挥发溶剂成膜；淬灭剂的担载量为0.1-1.0毫克每平方厘米。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于：步骤A或B中使用的溶剂为乙醇，正丙醇，异丙醇，水，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，甲基吡咯烷酮中的一种或两种以上；配制树脂溶液的浓度为1％-50％(质量分数)，淬灭剂的质量浓度为0.1％-10％；

步骤A或B中干燥温度为80-150℃；干燥时间为8-72小时。

10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于：步骤A中质子交换膜采用的树脂材料包括：全氟磺酸树脂(商业化的Nafion)、磺化的聚醚醚酮(SPEEK)、磺化的聚酰亚胺(SPI)、磺化的聚苯并咪唑(SPBI)、磺化聚硫醚砜(SPSSF)磺化二氮杂萘聚醚砜酮(SPPESK)中的一种或二种以上；或步骤A中质子交换膜为步骤(3)制备的含自由基淬灭剂的质子交换膜。