一种高热稳定性质子交换膜及制备方法技术

本发明专利技术涉及质子交换膜技术领域，具体公开了一种高热稳定性质子交换膜及制备方法，通过将二氧化硅气凝胶包覆在Nafion树脂粉，然后与三聚磷酸铝一同镶嵌在聚偏氟乙烯多孔膜的孔洞得到一种高热稳定性质子交换膜。由于以聚偏氟乙烯多孔膜为载体，其良好的耐热性有效防止高温热变形；将二氧化硅气凝胶包覆在Nafion树脂粉，在微环境中Nafion树脂粉存在吸水溶胀，表现为优异的质子传导性，在宏观环境中，由于二氧化硅气凝胶包覆，使得Nafion树脂粉热稳定；通过使用三聚磷酸铝，其形成耐腐蚀微膜，有效提升质子交换膜的寿命。

A high thermal stability proton exchange membrane and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种高热稳定性质子交换膜及制备方法
本专利技术涉及一种高热稳定性质子交换膜及制备方法，属于质子交换膜

技术介绍
质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种燃料电池，采用高分子膜作为固态电解质，具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点，被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源。在燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流，因此质子交换膜（PEM）的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用，它的好坏直接影响电池的使用寿命。质子交换膜作为燃料电池的核心部件,要求具有高的化学稳定性、耐电化学氧化性,以克服长期在氧化性环境中工作的稳定性；要求耐温性和保湿性好，以便获得较好的导电特性；要求阻止气体渗透，起着分隔氢气和氧气的作用，为了避免氧化剂和还原剂接触发生反应而降低电池效率。目前,常用的质子交换膜是全氟磺酸膜，全氟磺酸膜机械强度高，化学稳定性好和在湿度大的条件下导电率高，低温时电流密度大，质子传导电阻小。如:温度升高会引起电导率降低,高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高热稳定性质子交换膜的制备方法,其特征在于：包括如下步骤：/n（1）将Nafion树脂进行冷冻研磨，得到粒径在微米级别的Nafion树脂粉；/n（2）将酸加入硅溶胶调节pH 值至4-6，然后加入乙醇稀释分散，经高压喷涂机均匀喷涂在步骤（1）制备的Nafion树脂粉表面，密闭陈放1-2天；/n（3）将步骤（2）陈放料经喷雾干燥，得到由二氧化硅气凝胶包覆的Nafion树脂粉；/n（4）利用磺酸溶液高压冲击二氧化硅气凝胶包覆层，使磺酸修饰二氧化硅，并贯通二氧化硅气凝胶层与Nafion树脂粉连接；经滤网沥干备用；/n（5）将步骤（4）沥干的物料与三聚磷酸铝、Nafion液混合分散均匀，在10m...

【技术特征摘要】
1.一种高热稳定性质子交换膜的制备方法,其特征在于：包括如下步骤：
（1）将Nafion树脂进行冷冻研磨，得到粒径在微米级别的Nafion树脂粉；
（2）将酸加入硅溶胶调节pH值至4-6，然后加入乙醇稀释分散，经高压喷涂机均匀喷涂在步骤（1）制备的Nafion树脂粉表面，密闭陈放1-2天；
（3）将步骤（2）陈放料经喷雾干燥，得到由二氧化硅气凝胶包覆的Nafion树脂粉；
（4）利用磺酸溶液高压冲击二氧化硅气凝胶包覆层，使磺酸修饰二氧化硅，并贯通二氧化硅气凝胶层与Nafion树脂粉连接；经滤网沥干备用；
（5）将步骤（4）沥干的物料与三聚磷酸铝、Nafion液混合分散均匀，在10min内完成涂布，涂布在聚偏氟乙烯多孔膜两面，真空干燥，得到一种高热稳定性质子交换膜。


2.根据权利要求1所述一种高热稳定性质子交换膜的制备方法,其特征在于：步骤（1）所述的冷冻研磨采用液氮处理Nafion树脂温度低于-20℃，采用气流粉碎机研磨，得到粒径在5-10微米的Nafion树脂粉。


3.根据权利要求1所述一种高热稳定性质子交换膜的制备方法,其特征在于：步骤（2）所述酸选用磺酸、亚磺酸中的一种。


4.根据权利要求1所述一种高热稳定性质子交换膜的制备方法,其特征在于：步骤（2）所述硅溶胶为以水玻璃为硅源的硅溶胶，胶体溶液的质量浓度为12%；所述乙醇稀释分散，通过加入乙醇，使硅溶胶稀释为质量浓度3-5%。


5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾军堂，陈庆，何方，刘超，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51