一种基于离子液体填充式碱性电解质膜及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于碱性电解质膜；本发明专利技术还涉及一种具有良好化学稳定性、较高电导率、能用于高温的(>90℃)碱性电解质膜的制备；由有机聚合物骨架与离子液体组成；其中，有机聚合物骨架为具有多孔结构的多孔膜，离子液体填充于多孔膜的孔道内；多孔膜的孔道内被离子液体所充满；多孔膜为PE/PP复合无纺布、PE多孔膜、玻璃纤维膜、PEEK多孔膜、PTFE多孔膜或聚酰胺多孔膜，其中多孔膜的平均孔径为10nm‑10μm，孔隙率为40‑85％。

An alkaline electrolyte membrane based on ionic liquid filling and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子液体填充式碱性电解质膜及其制备和应用
本专利技术属于碱性电解质膜领域；本专利技术还涉及一种具有良好化学稳定性、较高电导率、能用于高温的(>90℃)碱性电解质膜的制备。
技术介绍
以碱性聚合物膜为固体电解质的碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFCs)具有阴极反应动力学速率快，可以采用非贵金属作为电催化剂，能有效地避免盐沉积带来的枝晶短路问题等优势。自2005年首次被报道以来，成为燃料电池领域研究热点之一。作为碱性燃料电池关键材料之一，碱性聚合物电解质膜得到了广泛研究并取得了长足发展。通过分子结构设计，在APEMs中构建了连续且明显的微观相分离结构，建立了利于OH-传输的通道，膜的电导率得到了大幅提高，甚至超过目前商品Nafion膜的电导率。在此基础上，继续优化电极结构，改变测试条件，碱性燃料电池性能也得到了提升。但是目前碱性燃料电池的工作温度<80℃，在此条件下空气中CO2的对电池的影响较大。其中的碱性膜以及电极内部的碱性离聚物，一旦暴露在空气中其电导率就会减小2/3，甚至更大，将直接导致燃料电池欧姆极化加剧，电池性能大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于离子液体填充式碱性电解质膜，其特征在于：由有机聚合物骨架与离子液体组成；/n其中，有机聚合物骨架为具有多孔结构的多孔膜，离子液体填充于多孔膜的孔道内；多孔膜为PE/PP复合无纺布、PE多孔膜、玻璃纤维膜、PEEK多孔膜、PTFE多孔膜或聚酰胺多孔膜，其中多孔膜的平均孔径为10nm-10μm，孔隙率为40-85％；/n构成离子液体的有机阳离子为四甲基铵、三甲基乙基铵、三乙基甲基铵、四乙基铵、1-甲基-3-甲基咪唑、1-甲基-3-乙基咪唑、1-甲基-3-丙基咪唑、1-甲基-3-异丙基咪唑、1-甲基-3-丁基咪唑、1-甲基-3-己基咪唑、1-甲基-3-辛基咪唑、1-甲基-3-乙醇基咪唑、...

【技术特征摘要】
1.一种基于离子液体填充式碱性电解质膜，其特征在于：由有机聚合物骨架与离子液体组成；
其中，有机聚合物骨架为具有多孔结构的多孔膜，离子液体填充于多孔膜的孔道内；多孔膜为PE/PP复合无纺布、PE多孔膜、玻璃纤维膜、PEEK多孔膜、PTFE多孔膜或聚酰胺多孔膜，其中多孔膜的平均孔径为10nm-10μm，孔隙率为40-85％；
构成离子液体的有机阳离子为四甲基铵、三甲基乙基铵、三乙基甲基铵、四乙基铵、1-甲基-3-甲基咪唑、1-甲基-3-乙基咪唑、1-甲基-3-丙基咪唑、1-甲基-3-异丙基咪唑、1-甲基-3-丁基咪唑、1-甲基-3-己基咪唑、1-甲基-3-辛基咪唑、1-甲基-3-乙醇基咪唑、1，2-二甲基-3-甲基基咪唑、1，2-二甲基-3-乙基咪唑、1，2-二甲基-3-丙基咪唑、1，2-二甲基-3-异丙基咪唑、1，2-二甲基-3-丁基咪唑、N，N-二甲基吡咯烷、N-二甲基-N-乙基吡咯烷、N-二甲基-N-丙基吡咯烷、N-二甲基-N-丁基吡咯烷、N，N-二甲基哌啶、N-甲基-N-乙基哌啶、N-甲基-N-丙基哌啶、N-甲基-N-丁基哌啶中的一种或两种以上；较优为四甲基铵、三甲基乙基铵、三乙基甲基铵、四乙基铵、1，2-二甲基-3-丙基咪唑、1，2-二甲基-3-异丙基咪唑、1，2-二甲基-3-丁基咪唑、N，N-二甲基吡咯烷、N-二甲基-N-乙基吡咯烷、N-二甲基-N-丙基吡咯烷、N-二甲基-N-丁基吡咯烷、N，N-二甲基哌啶、N-甲基-N-乙基哌啶、N-甲基-N-丙基哌啶、N-甲基-N-丁基哌啶中的一种或二种以上；最优为是四甲基铵、三甲基乙基铵、三乙基甲基铵、四乙基铵、N，N-二甲基吡咯烷、N-二甲基-N-乙基吡咯烷、N-二甲基-N-丙基吡咯烷、N-二甲基-N-丁基吡咯烷、N，N-二甲基哌啶、N-甲基-N-乙基哌啶、N-甲基-N-丙基哌啶、N-甲基-N-丁基哌啶中的一种或二种以上；
离子液体对阴离子为Br-、Cl-、I-、BF4-、BF6-、TFSI-中的一种或两种以上，优选是BF4-、TFSI-中的一种或两种以上。


2.一种权利要求1所述碱性电解质膜的制备方法，
包括多孔膜前处理、离子液体溶液制备、离子液体填充与后处理；
具体制备过程为：
a.将离子液体溶于溶剂D中，得离子液体溶液；
b.将多孔膜置于极性溶剂E中浸泡，保证多孔膜中孔全部浸润；
c.将多孔膜从极性溶剂E中取出擦去表面溶剂，平铺于离子液体溶液中；
d.从离子液体溶液中取出多孔膜，擦去表面离子液体溶液，置于塑料薄膜中，将塑料薄膜放于二钢板之间，然后热压以促进离子液体于多孔膜中均匀分布与结合力，最终得基于离子液体填充式碱性电解质膜；
所述离子液体的有机阳离子为四甲基铵、三甲基乙基铵、三乙基甲基铵、四乙基铵、1-甲基-3-甲基咪唑、1-甲基-3-乙基咪唑、1-甲基-3-丙基咪唑、1-甲基-3-异丙基咪唑、1-甲基-3-丁基咪唑、1-甲基-3-己基咪唑、1-甲基-3-辛基咪唑、1-甲基-3-乙醇基咪唑、1，2-二甲基-3-甲基基咪唑、1，2-二甲基-3-乙基咪唑、1，2-二甲基-3-丙基咪唑、1，2-二甲基-3-异丙基咪唑、1，2-二甲基-3-丁基咪唑、N，N-二甲基吡咯烷、N-二甲基-N-乙基吡咯烷、N-二甲基-N-丙基吡咯烷、N-二甲基-N-丁基吡咯烷、N，N-二甲基哌啶、N-甲基-N-乙基哌啶、N-甲基-N-丙基哌啶、N-甲基-N-丁基哌啶中的一种或两种以上；较优为四甲基铵、三甲基乙基铵、三乙基甲基铵、四乙基铵、1，2-二甲基-3-丙基咪唑、1，2-二甲基-3-异丙基咪唑、1，2-二甲基-3-丁基咪唑、N，N-二甲基吡咯烷、N-二甲基-N-乙基吡咯烷、N-二甲基-N-丙基吡咯烷、N-二甲基-N-丁基吡咯烷、N，N-二甲基哌啶、N-甲基-N-乙基哌啶、N-甲基-N-丙基哌啶、N-甲基-N-丁基哌啶中的一种或二种以上；最优为是四甲基铵、三甲基乙基铵、三乙基甲基铵、四乙基铵、N，N-二甲基吡咯烷、N-二甲基-N-乙基吡咯烷、N-二甲基-N-丙基吡咯烷、N-二甲基-N-丁基吡咯烷、N，N-二甲基哌啶、N-甲基-N-乙基哌啶、N-甲基-N-丙基哌啶、N-甲基-N-丁基哌啶中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素力，杨丛荣，孙公权，
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