[发明专利]一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜及其制备方法。该方法首先将聚醚醚酮加入浓硫酸中进行磺化反应得到磺化聚醚醚酮；将所得磺化聚醚醚酮、无机交联剂、硅烷偶联剂和有机溶剂进行球磨后得到悬浮液；磺化聚醚醚酮与有机溶剂的质量体积比为1/5g/ml～1/15g/ml；硅烷偶联剂与无机交联剂质量比为1∶5-10；磺化聚醚醚酮与无机交联剂的质量比为5～20∶1；最后将磺化聚醚醚酮、无机交联剂与质子导体的混合物溶液成膜，干燥，脱膜得到直接甲醇燃料电池用质子交换膜。该膜的阻醇性能好、成本低、质子传导率高、较高温度下抗水的溶胀性能好。该制备方法相对较简单，原材料价格低廉，生产成本相对较低。

主权项

1、一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)按重量份计，将1份聚醚醚酮加到35～75份重量百分比浓度为95～98％的浓硫酸中进行磺化反应，然后将反应液稀释后过滤，取沉淀物，用水将沉淀物洗至水溶液呈中性后干燥，得到磺化聚醚醚酮；(2)将步骤(1)所得磺化聚醚醚酮、无机交联剂、硅烷偶联剂和有机溶剂装入盛有玛瑙球的球磨罐中，进行球磨后得到悬浮液；磺化聚醚醚酮与有机溶剂的质量体积比为1/5g/ml～1/15g/ml；硅烷偶联剂与无机交联剂质量比为1∶5-10；磺化聚醚醚酮与无机交联剂的质量比为5～20∶1；所述有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷；所述无机交联剂为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝和/或二氧化锆；所述的硅烷偶联剂为氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷；(3)将与磺化聚醚醚酮重量比为1∶3.5～17质子导体加入步骤(2)得到的悬浮液中，在25～60℃下继续反应8～14小时后得到磺化聚醚醚酮、无机交联剂与质子导体的混合溶液；所述质子导体为磷钨酸、硅钨酸、磷酸锆或正磷酸硼；(4)将磺化聚醚醚酮、无机交联剂与质子导体的混合物溶液成膜，干燥，脱膜，即得直接甲醇燃料电池用质子交换膜。