一种复合型碱性聚合物电解质膜制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种复合型碱性聚合物电解质膜的制备及应用。所述复合型碱性聚合物电解质膜特征在于包含致密膜层和纤维多孔膜层的非对称性结构，其中致密膜层使用流延的方法制备，纤维多孔膜层使用高压静电纺丝的方法制备。与现有技术相比，本发明专利技术所述的复合型碱性聚合物电解质膜具有良好的离子及水传递特性，展现出高的离子电导率，并且应用于碱性燃料电池展示出良好的性能(60℃时779mW/cm

【技术实现步骤摘要】
一种复合型碱性聚合物电解质膜制备方法与应用
本专利技术属于燃料电池领域，具体涉及一种复合型碱性聚合物电解质膜的制备方法。
技术介绍
燃料电池是一种能够将反应物中的化学能通过电化学反应直接转化成电能的装置，其具有能量转换效率高、噪音小且环境友好的特点，在固定电站、车辆动力系统、便携式电源等领域有巨大的应用前景。碱性膜燃料电池(AEMFC)对比酸性的质子交换膜燃料电池(PEMFC)，具有氧还原动力学反应快、对金属极板腐蚀小、对贵金属需求小、造假低廉等优势，逐渐成为燃料电池研究关注的重点。碱性聚合物电解质膜(AEM)作为AEMFC的核心部件之一，需要同时满足阻隔阴阳极气体、传导氢氧根离子能力好以及强度高、尺寸和碱稳定性好等特点。早在2011年GéraldineMerle等人在JournalofMembraneScience，377，2011，1-35报道过商业化的基于交联聚苯乙烯的AEM及其胺化衍生物与其它聚合物的共混物在电化学或碱性环境中不是很稳定。VijayalekshmiVijayakumar等人在JournalofIndustrial本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合型碱性聚合物电解质膜，其特征在于：制备步骤包括如下：(1)相互交叉设置n层致密膜层和m层纤维多孔膜层形成复合膜层，(2)将所述复合膜层经过铵化和碱交换得到所述复合型碱性聚合物电解质膜；所述致密膜层为氯甲基化后的嵌段聚合物通过流延法制备；所述纤维多孔膜层为氯甲基化后的嵌段聚合物通过静电纺丝技术制备；所述的嵌段聚合物为包含苯乙烯嵌段的二嵌段或三嵌段聚合物；n≥1，m≥1，且n和m为整数；所述致密膜层的孔隙率小于0.1％；所述纤维多孔膜层的孔隙率为10％～80％。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合型碱性聚合物电解质膜，其特征在于：制备步骤包括如下：(1)相互交叉设置n层致密膜层和m层纤维多孔膜层形成复合膜层，(2)将所述复合膜层经过铵化和碱交换得到所述复合型碱性聚合物电解质膜；所述致密膜层为氯甲基化后的嵌段聚合物通过流延法制备；所述纤维多孔膜层为氯甲基化后的嵌段聚合物通过静电纺丝技术制备；所述的嵌段聚合物为包含苯乙烯嵌段的二嵌段或三嵌段聚合物；n≥1，m≥1，且n和m为整数；所述致密膜层的孔隙率小于0.1％；所述纤维多孔膜层的孔隙率为10％～80％。


2.根据权利要求1所述的电解质膜，其特征在于，所述致密膜层的厚度为1-200um；所述纤维多孔膜层的厚度为1-200um，纤维直径为0.1-5um。


3.一种权利要求要求1或2所述的电解质膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将嵌段聚合物溶于溶剂A中，然后加入催化剂和氯甲基化试剂，于40-80℃搅拌反应4-12h后，用溶剂B析出反应物，过滤、洗涤、干燥，得到阴离子传导性树脂前驱体；所述嵌段聚合物、有机溶剂A、催化剂和氯甲基化试剂的质量比为1:20～100:1～5:2～10；
(2)将步骤(1)所述阴离子传导性树脂前驱体溶解于溶剂C中，于10-60℃搅拌0.1-24h得到致密膜层树脂浆液，倒入平板型模具中，放入25-100℃干燥箱中，保持6-48h得到致密膜层；所述阴离子传导性树脂前驱体与溶剂C的质量比为1:5～100；
(3)将步骤(1)所述阴离子传导性树脂前驱体溶解于溶剂D中，于10-60℃搅拌0.1-24h后得到纤维多孔膜层树脂浆液，a：采用静电纺丝技术，将所述纤维多孔膜层树脂浆液纺于步骤(2)所述的致密膜层一侧，得到复合型碱性聚合物电解质膜前驱体，或b：对所述纤维多孔膜层树脂浆液进行静电纺丝，得到纤维多孔膜层，将所述纤维多孔膜层与步骤(2)所述致密膜层热压、表面涂覆或浇灌浸没得到复合型碱性聚合物电解质膜前驱体；所述阴离子传导性树脂前驱体与溶剂D的质量比为1:5～100；
(4)将步骤(3)所述的复合型碱性聚合物电解质膜前驱体溶于铵化溶液中，于25-60℃下浸泡24-48h，洗涤、干燥，得到铵化合型碱性聚合物电解质膜前驱体；所述铵化溶液的浓度为10～50wt....

【专利技术属性】
技术研发人员：宋微，杨跃，高学强，邵志刚，俞红梅，
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