The invention relates to a high temperature proton conductivity composite membrane with high strength and high proton conductivity and an application thereof in high temperature fuel cell, belonging to the technical field of high temperature proton conducting membrane. The proton conduction reinforcing agent PIMs is added to the casting agent, adding polybenzimidazole, mixing after casting solution; then casting solution is poured into a clean glass plate, at 80 to 90 DEG C to bake for 10 to 15 hours, 100 to 110 DEG C for 10 to 15 hours. 120 to 130 DEG C, bake for 10 ~ 15 hours, again at 120 to 130 DEG C, the vacuum degree is 0.1 ~ 0.3MPa under the condition of dry 20 ~ 30 hours, to get the composite film cooling to room temperature, can be further doping phosphoric acid, phosphoric acid doped by composite membrane. The composite membrane was applied in the field of high temperature fuel cell, the proton conduction enhancer by enhanced mechanical properties of polybenzimidazole, and greatly improve the proton conductivity and thus greatly improve the performance of the battery, it has wide application prospect.
【技术实现步骤摘要】
一种高强度、高质子传导率的高温质子传导复合膜及其在高温燃料电池中的应用
本专利技术属于高温质子传导膜
,具体涉及一种高强度、高质子传导率的高温质子传导复合膜及其在高温燃料电池中的应用。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种环境友好的、转化效率极高的能源装置,是未来理想的能源来源。随着我国大气污染问题的日趋严重,化石燃料燃烧所带来的空气污染问题也日渐突出。治理大气污染已经越来越重要,治理难度也越来越大。不仅是因为大气污染的治理比较困难,更是因为我国的能源结构以化石燃料为主,短时间内如果贸然减少化石燃料的使用量,对我国的能源安全乃至国家社会的稳定都会造成非常严重的影响。改变能源结构,使用更加清洁的能源成为了一个迫在眉睫的需求。因此,质子交换膜燃料电池具有十分广阔的应用前景。以目前广泛使用的Nafion为代表的全氟型磺酸膜燃料电池为例,大多操作温度低于80℃,使得燃料电池在实际应用时面临CO耐受性差、系统的水热管理困难等问题。因此高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)便应运而生,成为燃料电池技术的一个重要的发展方向。高温质子交换膜燃料电池具有如下优点:1)提高化学反应速率,降低催化剂的使用量;2)由于其工作温度大于120℃,不会生成CO,从而解决了电极材料CO中毒的问题;3)改善系统的水管理,减少了传质极化,流场设计也可以得到大幅度的简化,4)改善系统的热管理,可以采用现有的内燃机汽车用散热系统,大幅度降低冷却系统的重量与体积,提高系统的重量与体积比功率密度。5)由于其工作温度较高,反应活性很大,高温燃料电池相对于低温电池,需求的催化剂催化 ...
【技术保护点】
一种高强度、高质子传导率的高温质子传导复合膜的制备方法,其特征在于:是将质子传导增强剂PIMs加入到铸膜剂中,再加入聚苯并咪唑,混合均匀后得到铸膜液;其中质子传导增强剂PIMs和聚苯并咪唑的质量和与铸膜剂的用量比为1g:5~15mL,质子传导增强剂PIMs和聚苯并咪唑两种聚合物中,质子传导增强剂PIMs的质量百分含量为5~15%;然后将铸膜液倾倒在干净的玻璃板上,在80~90℃下烘10~15小时,100~110℃下烘10~15小时,120~130℃下烘10~15小时,再于120~130℃、真空度为0.1~0.3MPa条件下烘20~30小时,冷却至室温后得到复合膜;其中,聚苯并咪唑的结构式如下所示,
【技术特征摘要】
1.一种高强度、高质子传导率的高温质子传导复合膜的制备方法,其特征在于:是将质子传导增强剂PIMs加入到铸膜剂中,再加入聚苯并咪唑,混合均匀后得到铸膜液;其中质子传导增强剂PIMs和聚苯并咪唑的质量和与铸膜剂的用量比为1g:5~15mL,质子传导增强剂PIMs和聚苯并咪唑两种聚合物中,质子传导增强剂PIMs的质量百分含量为5~15%;然后将铸膜液倾倒在干净的玻璃板上,在80~90℃下烘10~15小时,100~110℃下烘10~15小时,120~130℃下烘10~15小时,再于120~130℃、真空度为0.1~0.3MPa条件下烘20~30小时,冷却至室温后得到复合膜;其中,聚苯并咪唑的结构式如下所示,Ar为以下结构之一,n为正整数,表示聚合度;质子传导增强剂PIMs的结构式如下所示,m为正整数,表示聚合度;R1是-H或者-SO3H;R2是-CN、-COOH、2.如权利要求1所述的一种高强度、高质子传导率的高温质子传导复合膜...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘佰军,王鹏,井丽巍,姜振华,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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