一种高温质子交换膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高温质子交换膜及其制备方法。本发明专利技术提供的高温质子交换膜的制备方法包括以下步骤：a)聚苯并咪唑与交联剂反应，形成交联PBI膜；b)将所述交联PBI膜与季铵化物质进行季铵化反应，得到高温质子交换膜；所述季铵化物质选自叔胺和咪唑衍生物中的一种或几种。本发明专利技术提供的制备方法中，在交联得到交联PBI(即聚苯并咪唑)膜后，采用特定的季铵化物质(叔胺和/或咪唑衍生物)对其进行季铵化反应，引入特定季铵基团，形成季铵交联膜，不仅可以提高交联膜的机械性能，还能提高交联膜的质子传导率和磷酸保持率，得到综合性能优异的高温质子交换膜。

A High Temperature Proton Exchange Membrane and Its Preparation Method

The invention provides a high temperature proton exchange membrane and a preparation method thereof. The preparation method of the high temperature proton exchange membrane provided by the invention comprises the following steps: a) the reaction of polybenzimidazole with crosslinking agent to form a cross-linked PBI membrane; b) the quaternization reaction of the cross-linked PBI membrane with quaternized substance to obtain a high temperature proton exchange membrane; and the quaternized substance is selected from one or several tertiary amines and imidazole derivatives. In the preparation method provided by the invention, after crosslinking PBI (i.e. polybenzimidazole) membrane, a specific quaternary ammonium substance (tertiary amine and/or imidazole derivatives) is used to quaternize it, and a quaternary ammonium cross-linking membrane is formed by introducing a specific quaternary ammonium group, which can not only improve the mechanical properties of the cross-linking membrane, but also improve the proton conductivity and phosphoric acid retention of the cross-linking membrane, and obtain synthesis. High temperature proton exchange membrane with excellent performance.

【技术实现步骤摘要】
一种高温质子交换膜及其制备方法
本专利技术涉及燃料电池
，特别涉及一种高温质子交换膜及其制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池作为一种能源转化装置，可以直接将燃料中的化学能转化为电能，具有启动速度快、能量转化效率高、能量密度大、无污染等优点。传统的低温质子交换膜燃料电池商业化已久，其工作温度一般在室温到100℃之间；电池设备不仅需要配备复杂的水热管理系统，而且所使用的铂类催化剂成本较高，并且在电池运行中易发生一氧化碳中毒，限制了该类燃料电池的大面积推广应用。因此，近年来，研究者把目光投入更具有发展潜力的高温质子交换膜燃料电池上。高温质子交换膜燃料电池的工作温度在100-200℃之间，工作温度的提升使得电池阴极氧还原电位显著降低，工作效率提高，进而得到更高的燃料利用率，因此可以减少昂贵的铂类催化剂的使用，甚至使用非贵金属类催化剂。同时，高温下工作可以用非挥发性的酸代替水作为质子传导介质，不需要对燃料加湿，简化水管理系统。因此，研发新型的高温质子交换膜材料具有很好的市场价值。聚苯并咪唑(PBI)是一类具有聚苯并咪唑重复单元结构的直链杂环聚合物的总称，有着优异的热稳定性和化学稳定性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)聚苯并咪唑与交联剂反应，形成交联PBI膜；b)将所述交联PBI膜与季铵化物质进行季铵化反应，得到高温质子交换膜；所述季铵化物质选自叔胺和咪唑衍生物中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种高温质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)聚苯并咪唑与交联剂反应，形成交联PBI膜；b)将所述交联PBI膜与季铵化物质进行季铵化反应，得到高温质子交换膜；所述季铵化物质选自叔胺和咪唑衍生物中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述叔胺选自三甲胺、三乙胺和三丙胺中的一种或几种；所述咪唑衍生物包括1-甲基咪唑。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)包括：b1)将所述交联PBI膜浸泡于季铵化物质溶液中，得到季铵化薄膜；b2)将所述季铵化薄膜浸泡于碱液中，得到高温质子交换膜。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b1)中，浸泡的温度为20～30℃，时间为70～75h；所述季铵化物质溶液的质量浓度为30％～50％。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b2)中，浸泡的温度为20～30℃，时间为20～28h；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，陈永明，胡美韶，黎天云，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44