[发明专利]一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜及制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、采用纳米研磨机对硅酸盐矿物进行研磨，制成纳米粉末；

b、将a步骤制备的硅酸盐纳米粉末与六氯环三膦腈、交联剂、去离子水按照一定重量份加入到具有搅拌器的反应釜中，抽真空，边搅拌边加热至240～260℃，保温10～15h，通过开环反应制备得到聚膦腈，使得聚膦腈均匀包裹在硅酸盐纳米粉末表面，得到复合材料；

c、将b步骤得到的复合材料冷却至室温，加磷酸与磺化试剂的混合溶液，在10～20MPa、120～180℃下搅拌反应1～2h，对复合材料进行磺化，包裹在内部的硅酸盐矿物分解后形成氧化硅及含有大量气孔的金属-有机相；

d、将c步骤得到的氧化硅及含有大量气孔的金属-有机相，采用双螺杆挤出机进行挤塑成膜，即得燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜。

2.根据权利要求1所述一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤a中所述纳米研磨机为立式研磨机、阀体研磨机、卧式研磨机或盘式研磨机中的一种，研磨后的硅酸盐纳米粉末的粒径为50～200nm。

3.根据权利要求1所述一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的制备方法，其特征在于，a步骤中所述硅酸盐矿物主要由以下重量百分比含量组成：SiO₂ 72.0~78.0%、B₂O₃ 6.0~11.0%、Al₂O₃ 2.0~6.0%、ZnO 0.1~2%、BaO 2.0~6.05%、Na₂O 0~10.0%、K₂O 0~6%、Fe₂O₃ 2.0~6.0%、MnO 1.03~4.1%。

4.根据权利要求1所述一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的制备方法，其特征在于，b步骤中所述交联剂为三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、四乙基氧硅烷、N,N-亚甲基双丙烯酰酯胺中的至少一种。

5.根据权利要求1所述一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的制备方法，其特征在于，b步骤中各物质重量份为：硅酸盐纳米粉末10～30份，六氯环三膦腈5～8份，交联剂1～3份，去离子水60～80份。

6.根据权利要求1所述一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的制备方法，其特征在于，b步骤中抽真空后的真空度为0.6×10^-4～1×10^-3MPa。

7.根据权利要求1所述一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的制备方法，其特征在于，c步骤中磷酸浓度为10～30wt%。

8.根据权利要求1所述一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的制备方法，其特征在于，c步骤中磺化试剂为浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、硫酰氯、氨基磺酸中的至少一种。

9.根据权利要求1所述一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的制备方法，其特征在于，d步骤中所述双螺杆挤出机转速为250～400r/min，挤出机各温度区设置为70℃～80℃、85℃～95℃、95℃～110℃、110℃～130℃、130℃～150℃、110℃～115℃，挤出机长径比为40～50。

10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜。