[发明专利]一种质子交换膜、制备方法、用途和包含其的燃料电池

权利要求书

1.一种质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将多孔芳香骨架材料浸泡在第一磷酸溶液中，进行磷酸的一次负载，得到负载有磷酸的多孔芳香骨架材料；所述多孔芳香骨架材料为具有碱性位点的多孔芳香骨架材料；所述具有碱性位点的多孔芳香骨架材料具有式（1）的结构通式：

式（1）

式（1）中，R₁、R₂、R₃均各自独立地选自六元环基团；

所述具有碱性位点的多孔芳香骨架材料的比表面积为650~700 m² g^-1；

（2）将所述负载有磷酸的多孔芳香骨架材料与聚苯并咪唑在溶剂中混合均匀，得到铸膜液；

（3）使用所述铸膜液进行成膜，获得改性聚苯并咪唑膜；

（4）将所述改性聚苯并咪唑膜浸泡在第二磷酸溶液中，进行磷酸的二次负载，得到质子交换膜。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述磷酸的一次负载采用真空注入法进行。

3.根据权利要求2所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述磷酸的一次负载的步骤为：

先将多孔芳香骨架材料置于密闭容器中，抽真空后，向密闭容器中注入第一磷酸溶液，然后去掉真空条件，大气压进入容器，使第一磷酸溶液注入至多孔芳香骨架材料孔道内部，随后将混合液体在50~105 ℃下搅拌10~15 h。

4.根据权利要求3所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述第一磷酸溶液浓度为80~90 wt%。

5.根据权利要求3所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述第一磷酸溶液与所述多孔芳香骨架材料的质量比≥30。

6.根据权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述进行磷酸的一次负载后进行洗涤去除杂质和未负载的磷酸，得到负载有磷酸的多孔芳香骨架材料。

7.根据权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述铸膜液中，负载有磷酸的多孔芳香骨架材料与聚苯并咪唑的质量比为2.5:97.5~12.5:87.5。

8.根据权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述溶剂包括N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。

9.根据权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述铸膜液中，每100mL溶剂中溶解的负载有磷酸的多孔芳香骨架材料与聚苯并咪唑的质量之和为1.8~2.3 g。

10.根据权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述成膜步骤包括：将所述铸膜液滴加在基板上，去除溶剂后，得到改性聚苯并咪唑膜。

11.根据权利要求10所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述基板包括玻璃基板。

12.根据权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述第二磷酸溶液的浓度为80~90 wt%。

13.根据权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，式（1）中，R₁、R₂、R₃均各自独立地选自苯基、联苯基、氮杂环基团中的任意一种。

14.根据权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，式（1）中，R₁、R₂、R₃均各自独立地为氮杂环基团中的任意一种。