The invention discloses a composite proton exchange membrane for hydrogen fuel cell and a preparation method thereof. The membrane material is prepared by layer-by-layer self-assembly method. The Nafion membrane is first immersed in the solution of polymer, and then immersed in the solution of carbon nanotube dispersion. The hamburger structure film of carbon nanotube film/polymer/Nafion/polymer/carbon nanotube film is obtained by this method. The composite proton exchange membrane for hydrogen fuel cell and its preparation method proposed by the invention have high manufacturing process precision, and can produce high performance composite proton exchange membrane for hydrogen fuel cell. The obtained membrane material not only has high structural regularity, good dimensional stability, but also improves proton conductivity of the membrane.
【技术实现步骤摘要】
一种用于氢燃料电池的复合质子交换膜及其制备方法
本专利技术涉及氢燃料电池领域,尤其是一种用于氢燃料电池的复合质子交换膜及其制备方法。
技术介绍
氢燃料电池作为21世纪最重要的绿色科技之一,具有能量转换率高、污染物排放量少、燃料来源广和安全系数高等优点,被认为是最有可能替代传统化石燃料等不可再生资源。对于目前世界所面临的能源短缺和环境污染问题,燃料电池有着无可比拟的优势,能够帮助人类解决环境污染问题和对于石油等不可再生资源的依赖问题。自上世纪七十年代,我国燃料电池的研究取得了突破性进展,燃料电池根据工作条件和电解质类型的不同可分为多种,比如,按照工作温度的不同可分为低温燃料电池和高温燃料电池,按照电解质类型的不同,可分为质子交换膜燃料电池、磷酸型燃料电池、固体氧化物型燃料电池、碱性燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池,其中质子交换膜燃料电池以质子交换膜为电解质;Pt、Pt/C作为阳极,Pt、Pt/C作为阴极,质子交换膜作为质子交换膜燃料电池组成的重要部分,主要包括低温质子交换膜、高温质子交换膜、全氟磺酸型质子交换膜、磺化聚芳醚酮/砜、磺化聚酰亚胺、聚苯并咪唑、主链含碱性基团的聚芳醚以及测链含碱性基团的聚芳醚。现有质子交换膜多存在机械强度小、尺寸稳定性差、质子传导率低等缺陷,影响和限制了质子交换膜的应用的可能性。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的上述问题,提高质子交换膜的尺寸稳定性和质子传导率,本专利技术提出了一种用于氢燃料电池的复合质子交换膜及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种用于氢燃料电池的复合质子交换膜及其制备方法,包括Nafion ...
【技术保护点】
1.一种用于氢燃料电池的复合质子交换膜及其制备方法,包括Nafion膜(3)、聚合物、碳纳米管层,其特征在于:所述聚合物包括第一聚合物层(2)、第二聚合物层(4),所述碳纳米管层包括第一碳纳米管层(1)和第二碳纳米管层(5);所述复合质子交换膜材料通过层层自组装法进行制备,先将Nafion膜(3)浸入到聚合物的溶液中,然后再浸入到碳纳米管分散体的溶液中,利用此方法得到碳纳米管膜/聚合物/Nafion/聚合物/碳纳米管膜的汉堡包结构膜。
【技术特征摘要】
1.一种用于氢燃料电池的复合质子交换膜及其制备方法,包括Nafion膜(3)、聚合物、碳纳米管层,其特征在于:所述聚合物包括第一聚合物层(2)、第二聚合物层(4),所述碳纳米管层包括第一碳纳米管层(1)和第二碳纳米管层(5);所述复合质子交换膜材料通过层层自组装法进行制备,先将Nafion膜(3)浸入到聚合物的溶液中,然后再浸入到碳纳米管分散体的溶液中,利用此方法得到碳纳米管膜/聚合物/Nafion/聚合物/碳纳米管膜的汉堡包结构膜。2.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料电池的复合质子交换膜及其制备方法,其特征在于,所述Nafion膜(3)为经过预处理过程的DuPont公司的115商业化膜。3.根据权利要求2所述的一种用于氢燃料电池的复合质子交换膜及其制备方法,其特征在于,所述预处理过程如下:(1)将115商业化膜置入80℃、4~5wt.%的H2O2溶液中处理50~60min以除掉金属和有机污染物;(2)将上述步骤(1)处理所得的115商业化膜置于80℃、0.5M的H2SO4溶液中处理1h除去膜表面残留的少量金属杂质,同时对膜进行酸化;(3)将上述步骤(2)处理所得的膜在去离子水中反复清洗蒸煮,直到水溶液中的pH≥6.5,以除去膜内存在的过量酸;(4)将上述步骤(3)处理后的膜在100℃的真空干燥箱中烘干24~36h即得...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱谚谚,赵群,
申请(专利权)人:浙江润涞科技服务有限公司,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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