[发明专利]一种高温保水型燃料电池质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种高温保水型燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，以改性氧化硅纳米片气凝胶前驱体与全氟磺酸树脂纳米粉末制成分散液，在基底表面涂覆后进行加热及空气吹扫，制得气凝胶包覆全氟磺酸树脂的核壳结构薄膜，即高温保水型燃料电池质子交换膜，制备的具体步骤如下：

（1）将氧化硅纳米片与丙烯酸、γ-氨丙基三甲氧基硅烷混合，对氧化硅纳米片进行亲水亲油改性，然后加入有机溶剂中进行超声搅拌，制得气凝胶前驱体溶液；

（2）向步骤（1）制得的气凝胶前驱体溶液中加入全氟磺酸树脂纳米粉末，通过搅拌和超声处理，形成均匀分散液；

（3）将步骤（2）制得的分散液涂覆至基底材料表面，对基底材料进行加热，同时使用湿润空气进行吹扫，使全氟磺酸树脂对水蒸气进行吸附，同时有机溶剂受热挥发，氧化硅纳米片自发向全氟磺酸颗粒聚集，组装形成整体的有序三维气凝胶结构，制得气凝胶包覆全氟磺酸树脂的核壳结构薄膜；

（4）待有机溶剂完全挥发后，停止吹扫，保温一定时间，去除基体材料，制得高温保水型燃料电池质子交换膜。

2.根据权利要求1所述一种高温保水型燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述气凝胶前驱体溶液中，氧化硅纳米片20~30重量份、丙烯酸3~6重量份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷3~6重量份、有机溶剂58~74重量份。

3.根据权利要求1所述一种高温保水型燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述有机溶剂为沸点低于100℃的常用有机溶剂。

4.根据权利要求1所述一种高温保水型燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述分散液中，气凝胶前驱体溶液50~55重量份、全氟磺酸树脂纳米粉末45~50重量份。

5.根据权利要求1所述一种高温保水型燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述全氟磺酸树脂纳米粉末的粒径为2~50nm。

6.根据权利要求1所述一种高温保水型燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述基底材料为聚乙烯板、聚丙烯板、聚苯乙烯板、聚氨酯板、聚碳酸酯板中的一种。

7.根据权利要求1所述一种高温保水型燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述基底材料的加热温度为50~70℃。

8.根据权利要求1所述一种高温保水型燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述保温时间为5~7h。

9.权利要求1~8任一项所述制备方法制备得到的高温保水型燃料电池质子交换膜。