[发明专利]一种复合质子交换膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种复合质子交换膜及其制备方法，涉及燃料电池领域。复合质子交换膜的制备方法，包括：将硫化氧化锆包覆的碳纳米管制成分散液，将分散液与壳聚糖的酸溶液混合和烘干得到干膜，对干膜进行碱洗后水洗至中性，在交联剂的作用下得到复合质子交换膜。制得的复合质子交换膜，具有良好的吸水率、质子传导率、机械性能和热稳定性，在聚合物基燃料电池中有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，且特别涉及一种复合质子交换膜及其制备方法。

背景技术

壳聚糖作为一种具有研究潜力的质子交换膜，其具有价格低廉和环境友好等特点，同时，还具有其适用的环境不挑剔并与甲醇渗透率低的特点。

但是，直接使用壳聚糖制备质子交换膜，或对壳聚糖母体携带的单基团(-OH、-NH₂)进行修饰后制备的复合质子交换膜，均存在膜的柔韧性、机械性能和热稳定性不足的问题。

有鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合质子交换膜的制备方法，使用具备良好亲水性和质子传导性的超强固体酸-硫化氧化锆在碳纳米管的表面形成包覆层，一方面，表面包覆可有效削弱碳纳米管(CNTs)间的相互作用，改善分散及与基体的相容性，充分发挥碳纳米管的增强作用；另一方面，表面质子导体的存在为复合膜提供了新的质子传导途径。

本发明的另一目的在于提供一种复合质子交换膜，以上述的复合质子交换膜的制备方法制得，具有良好的吸水率、质子传导率、机械性能和热稳定性，在聚合物基燃料电池中有广阔的应用前景。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种复合质子交换膜的制备方法，包括：

将硫化氧化锆包覆的碳纳米管制成分散液，将分散液与壳聚糖的酸溶液混合和烘干得到干膜，对干膜进行碱洗后水洗至中性，在交联剂的作用下得到复合质子交换膜。

一种复合质子交换膜，根据上述的复合质子交换膜的制备方法制得。

本发明实施例的制作工艺的有益效果是：

本发明实施例的复合质子交换膜的制备方法，使用具备良好亲水性和质子传导性的硫化氧化锆在碳纳米管的表面形成包覆层，能够提高碳纳米管在聚合物基体中的分散性，从而更好的发挥碳纳米管增强的作用。此外，由于硫化氧化锆本身具有较好的质子传导性能，也进一步提高了复合质子交换膜的质子传导率。

本发明实施例的复合质子交换膜根据上述复合质子交换膜的制备方法制得。采用壳聚糖与硫化氧化锆包覆的碳纳米管制得的复合质子交换膜，具有良好的吸水率、质子传导率、机械性能和热稳定性，在聚合物基燃料电池中有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1制备的硫化氧化锆包覆的碳纳米管透射电子显微镜图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的复合质子交换膜及其制备方法进行具体说明。

一种复合质子交换膜的制备方法，包括：