一种复合型质子交换膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及质子交换膜燃料电池领域，公开了一种低成本且高稳定性的复合型质子交换膜的制备方法。其特征是首先利用溶液浇铸法制备磺化聚醚醚酮膜并将其作为基膜，再利用热喷涂技术，制备含有过渡层的NF/SPEEK层层复合膜。电池测试表明，该复合膜最高功率比商业化NR212膜高出了40％左右。该膜不仅继承了纯SPEEK膜的高性能，同时相比纯SPEEK膜，其耐久性提高了5-6倍。

Method for preparing composite proton exchange membrane

The invention relates to the field of proton exchange membrane fuel cells, and discloses a preparation method of a composite proton exchange membrane with low cost and high stability. The invention is characterized in that a sulfonated poly (ether ether ketone) film is prepared by the solution casting method, and is used as a base film, and then a NF/SPEEK layer composite film with a transition layer is prepared by thermal spraying technology. The battery test shows that the maximum power of the composite film is about 40% higher than that of the commercial NR212 film. The film not only inherits the high performance of the pure SPEEK film, but also has a 5-6 fold increase in durability compared to the pure SPEEK film.

【技术实现步骤摘要】
一种复合型质子交换膜的制备方法
本专利技术属于质子交换膜燃料电池
，具体是涉及一种低成本且高稳定性的复合型质子交换膜的制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种能够将化学能直接转化为电能的能量转换装置。它的工作原理与内燃机相似，只要不断地给其供给原料，就能持续的输出电能。PEMFC具有较高的能量转化效率(40-60％)、对环境友好、启动速度快、工作寿命长等优点，因此已经受到越来越广泛的关注，特别是其在汽车动力、移动电源及小型电站等方面较广泛的应用前景。但实际上，燃料电池的稳定性和耐久性一直是阻碍它技术进步、迈向商业化的棘手难题。这一问题对质子交换膜而言尤其严重。目前商业化的质子交换膜是美国杜邦公司生产的系列全氟磺酸膜，但是膜价格高昂，其成本占了整个燃料电池电堆的50％。因此开发廉价且具有较高性能的质子交换膜，一直是膜材料研究的重点和热点。磺化聚醚醚酮聚合物因为磺化度可调控，且极化性能接近甚至优于系列膜而备受关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低成本且高稳定性的复合型质子交换膜的制备方法。该复合膜包括磺化聚醚醚酮基膜(A)、全氟磺酸聚合物层(C)以及中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于：以磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜作基膜(A)，在其一侧或两侧热喷涂上全氟磺酸聚合物层(C)，A层与C层间施以过渡层(B)，过渡层由磺化聚醚醚酮与全氟磺酸聚合物构成；具体制备过程如下：a)用非质子溶剂溶解磺化聚醚醚酮，并采用溶液浇铸法制备磺化聚醚醚酮基膜(A)；b)在磺化聚醚醚酮基膜表面一侧或二侧热喷涂一过渡层(B)；c)在步骤b)的基础上，进一步于过渡层(B)表面热喷涂上一层全氟磺酸聚合物层(C)；d)步骤c)中制备的复合膜需在烘箱中作进一步热处理。

【技术特征摘要】
1.一种复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于：以磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜作基膜(A)，在其一侧或两侧热喷涂上全氟磺酸聚合物层(C)，A层与C层间施以过渡层(B)，过渡层由磺化聚醚醚酮与全氟磺酸聚合物构成；具体制备过程如下：a)用非质子溶剂溶解磺化聚醚醚酮，并采用溶液浇铸法制备磺化聚醚醚酮基膜(A)；b)在磺化聚醚醚酮基膜表面一侧或二侧热喷涂一过渡层(B)；c)在步骤b)的基础上，进一步于过渡层(B)表面热喷涂上一层全氟磺酸聚合物层(C)；d)步骤c)中制备的复合膜需在烘箱中作进一步热处理。2.权利要求1所述的该复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于：所选取的磺化聚醚醚酮的磺化度在0.54～0.82之间。3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：a)中铸膜的非质子溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N-甲基-2吡咯烷酮(NMP)之中的一种或二种以上。4.按照权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯明，姜永燚，郝金凯，邵志刚，衣宝廉，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21