The invention relates to imidazolyl phosphotungstate, a preparation method and its application in preparing proton exchange membrane for high temperature fuel cell, belonging to the technical field of proton exchange membrane for high temperature fuel cell. By adjusting the reaction ratio between imidazole and phosphotungstic acid, a series of water-insoluble imidazole phosphotungstates with different content of imidazole group are prepared. Simple and convenient composite process and film forming process are used to introduce them evenly into polymer matrix, improve the phosphoric acid adsorption level and proton conductivity of membrane material, and prepare phosphoric acid-doped organic-inorganic composite. Proton exchange membrane for hybrid high temperature fuel cell. By adjusting the ratio between imidazole and phosphotungstic acid, various imidazole phosphotungstates with different content of imidazole group can be prepared, which are mixed with polybenzimidazole solution by solution blending, and the \enhanced\ polybenzimidazole film of imidazole phosphotungstate can be obtained by solution casting method. The high temperature proton exchange membrane can be obtained by immersing it in phosphoric acid solution.
【技术实现步骤摘要】
一种咪唑基磷钨酸盐、制备方法及其在制备高温燃料电池用质子交换膜中的应用
本专利技术属于高温燃料电池用质子交换膜
,具体涉及一种咪唑基磷钨酸盐、制备方法及与聚苯并咪唑基体复合制备具有高磷酸吸附水平、高质子传导率以及较好力学性能的有机-无机复合型杂化高温质子交换膜。
技术介绍
从上个世纪80年代开始,RobertF.Savinell(R.F.S.)和JesseS.Wainright(J.S.W.)就开始对燃料电池的质子交换膜展开了系统的研究。他们发现高温质子交换膜相较于低温质子交换膜而言具有燃料燃烧更充分、膜对CO的承受能力更强,因此受到广泛关注。其中磷酸掺杂聚苯并咪唑(PA-PBI)膜具有较高的能量密度,已在氢燃料动力飞机上成功应用,目前是高温质子交换膜的主流。对于质子交换膜而言,要求它们具有高的质子传导能力和足够的力学强度。提高磷酸吸附水平可以有效增加PA-PBI膜的质子传导率,进而可以实现燃料电池电化学性能的提升。磷钨酸是一种具有较强酸性和保水能力的多金属氧酸。由于其本身具有多孔结构,比表面积大,因此常被应用在催化领域。同时由于磷钨酸为质子导体,具有良好的质子传导能力和热稳定性,因此有希望在质子交换膜中获得应用。但是常用的磷钨酸具有一定的水溶性,这不利于其在质子交换膜中的直接使用。如果采用盐化的方式合成非水溶性磷钨酸盐,然后通过有机-无机杂化的方式将其作为性能增强成分引入到聚苯并咪唑体系中,可以制备出复合型高温质子交换膜。通过功能型磷钨酸盐化学结构的设计,使其能够起到增加质子传输位点和提高磷酸吸附水平的作用,最终实现质子交换膜的质子传导能力的整体提 ...
【技术保护点】
1.一种咪唑基磷钨酸盐的制备方法,其特征在于:将咪唑与磷钨酸按照1~3:1的摩尔比分别溶于水,再将咪唑水溶液滴加到磷钨酸水溶液中,立刻有白色沉淀生成;沉淀经蒸馏水洗涤后过滤、干燥,即得到咪唑基磷钨酸盐;其反应式如下所示,
【技术特征摘要】
1.一种咪唑基磷钨酸盐的制备方法,其特征在于:将咪唑与磷钨酸按照1~3:1的摩尔比分别溶于水,再将咪唑水溶液滴加到磷钨酸水溶液中,立刻有白色沉淀生成;沉淀经蒸馏水洗涤后过滤、干燥,即得到咪唑基磷钨酸盐;其反应式如下所示,其中,m=1~3。2.一种咪唑基磷钨酸盐,其特征在于:由权利要求1所述的方法制备得到。3.权利要求2所述的咪唑基磷钨酸盐在制备高温燃料电池用质子交换膜中的应用。4.如权利要求3所述的咪唑基磷钨酸盐在制备高温燃料电池用质子交换膜中的应用,其特征在于:是将聚苯并咪唑按照1g:10mL的比例溶于N,N-二甲基乙酰胺中,室温下搅拌至溶解完全,得到聚苯并咪唑溶液;将权利要求2所述的咪唑基磷钨酸盐溶解在N,N-二甲基乙酰胺中,配置成咪唑基磷钨酸盐质量分数为5~15%的咪唑基磷钨酸盐溶液;将咪唑基磷钨酸盐溶液滴加到聚苯并...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘佰军,石埕荧,王鹏,李天洋,李晓白,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。