The present invention relates to an organic compound proton exchange membrane containing two proton conductors and a preparation method. The proton exchange membrane is prepared by addition reaction of eight vinyl polysiloxane and two ethyl vinyl phosphonate, and then mixed the obtained phosphonic acid silane with a solution containing sulfonated peek with a sol-gel. Gel method was used to form the membrane, then the membrane was soaked in excess hydrochloric acid for replacement reaction. The invention uses the free radical reaction of eight vinyl POSS and vinyl phosphonic acid two ethyl ester to bind phosphonic acid with C P chemical bonds firmly in the proton exchange membrane, while the cage frame structure of the POSS has good dielectric and optical properties. In addition, the sulfonated polyether ether ketone is used as the base material of the proton exchange membrane. The proton exchange membrane has increased the proton conductivity, which makes the proton exchange membrane not only has good mechanical properties and thermochemical stability, but also has a wide range of temperature.
【技术实现步骤摘要】
一种含双质子导体的有机-无机复合质子交换膜及其制备方法
本专利技术属于燃料电池
,涉及一种含双质子导体的有机-无机复合质子交换膜及其制备方法。
技术介绍
目前,质子交换膜燃料电池中已经商业化的质子交换膜是全氟磺酸膜,其价格昂贵,而且质子传导率严重受水的影响,在使用过程中,随着温度的升高体系水分不断蒸发,会导致质子传导率急剧下降。因此,研制出能在高温低湿度状态下仍然具有质子传递能力的质子交换膜具有十分重要的意义。在寻找替代Nafion膜的高温质子交换膜中,有研究者对各种高温质子导体(膦酸和咪唑)的质子电导率进行了分析比较,发现膦酸是比较适合的高温质子导体。膦酸是一种两性物质,其即可作为质子受体又可作为质子导体,具有很高的介电常数,从而具有很高的质子自脱离能力。另外,膦酸相比于磺酸和咪唑而言具有更高的热稳定性和耐氧化性。许多研究者开始尝试将膦酸引入膜中作为质子传导介质,但多数研究者仅仅通过物理混合方法将膦酸掺入膜中,所得质子交换膜电导率提高并不显著。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足,提供一种含双质子导体的有机-无机复合质子交换膜及其制备方法,通过在分子之间形成C-P键的形式将膦酸紧密的镶嵌在膜中避免膦酸流失,该质子交换膜具有较高的质子电导率,化学稳定性良好,适用温度范围广。为解决上述技术问题,本专利技术提供的技术方案是:提供一种含双质子导体的有机-无机复合质子交换膜,该质子交换膜由八乙烯基笼型倍半硅氧烷(八乙烯基-POSS)和乙烯基膦酸二乙酯经加成反应得到磷酸硅烷,然后将所得膦酸硅烷与含磺化聚醚醚酮的溶液混合并用溶胶 ...
【技术保护点】
1.一种含双质子导体的有机‑无机复合质子交换膜,其特征在于,该质子交换膜由八乙烯基笼型倍半硅氧烷和乙烯基膦酸二乙酯经加成反应得到磷酸硅烷,然后将所得膦酸硅烷与含磺化聚醚醚酮的溶液混合并用溶胶‑凝胶法成膜,然后将膜浸泡于过量盐酸溶液中进行置换反应得到。
【技术特征摘要】
1.一种含双质子导体的有机-无机复合质子交换膜,其特征在于,该质子交换膜由八乙烯基笼型倍半硅氧烷和乙烯基膦酸二乙酯经加成反应得到磷酸硅烷,然后将所得膦酸硅烷与含磺化聚醚醚酮的溶液混合并用溶胶-凝胶法成膜,然后将膜浸泡于过量盐酸溶液中进行置换反应得到。2.根据权利要求1所述的含双质子导体的有机-无机复合质子交换膜,其特征在于,所述八乙烯基笼型倍半硅氧烷与乙烯基膦酸二乙酯摩尔比为1:8。3.根据权利要求1所述的含双质子导体的有机-无机复合质子交换膜,其特征在于,所述磺化聚醚醚酮的磺化度为60~70%。4.根据权利要求1所述的含双质子导体的有机-无机复合质子交换膜,其特征在于,所述含磺化聚醚醚酮的溶液为磺化聚醚醚酮的二甲亚砜溶液,其中磺化聚醚醚酮与二甲亚砜的质量体积比为1g/10mL;所述膦酸硅烷与含磺化聚醚醚酮的溶液中磺化聚醚醚酮的质量比为10~30:100。5.一种权利要求1-4任一所述的含双质子导体的有机-无机复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:1)将八乙...
【专利技术属性】
技术研发人员:沈春晖,程向泽,金怀洋,朱希,
申请(专利权)人:武汉理工大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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