一种燃料电池用复合型高温质子交换膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于质子交换膜燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池用复合型高温质子交换膜及其制备方法。其原料包括PBI、复合物A@B和磷酸，A为有自由基淬灭功能的纳米颗粒；B为纳米片状结构C

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池用复合型高温质子交换膜及其制备方法和应用
本专利技术属于质子交换膜燃料电池
，具体涉及一种燃料电池用复合型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(PEMFC)是一种能够将化学能直接转化为电能的能量转换装置，只要不断地给其供给氧化剂、还原剂，就能持续的输出电能。高温质子交换膜燃料电池具有电池能量效率高、对CO的耐受能力好、水热管理系统较简单等优点，已经成为当前研究的热点问题之一。聚苯并咪唑应用于高温质子交换膜燃料电池时，必须掺杂尽可能多的磷酸，保证高的质子电导率，然而高的磷酸掺杂量又会造成力学强度的迅速下降，增加磷酸在电池运行时的流失率，影响电池的整体性能。此外掺杂的磷酸易流失，影响工作寿命，掺杂磷酸后机械强度下降，膜的尺寸稳定性降低。为解决上述问题，专利CN106543460A公开了一种在膜内掺杂CNT@Fe3O4@C的方法，提高了质子电导率和阻隔燃料的能力，但是膜电导率的提高必须借助气体增湿。在低增湿或不增湿的条件下，难以实现复合膜性能的提升。专利CN106188590A公开了一种制备氨基功能化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合型高温质子交换膜，其特征在于，其原料包括聚苯并咪唑、复合物A@B和磷酸，其中A为具有自由基淬灭功能的纳米颗粒；B为具有纳米片状结构C

【技术特征摘要】
1.一种复合型高温质子交换膜，其特征在于，其原料包括聚苯并咪唑、复合物A@B和磷酸，其中A为具有自由基淬灭功能的纳米颗粒；B为具有纳米片状结构C3N4；所述复合物A@B的质量分数为0.05-2wt.％，复合物A@B中A与B的质量比为1:1～1:20。


2.根据权利要求1所述的一种复合型高温质子交换膜，其特征在于，所述复合物A@B为A负载在B上，纳米颗粒A的直径为2-10nm；纳米片B的厚度为4-10nm。


3.根据权利要求1所述的一种复合型高温质子交换膜，其特征在于，所述聚苯并咪唑的种类为：mPBI(聚2,2'-(间苯基)-5,5'-联苯并咪唑)、ABPBI(聚(2,5苯并咪唑))、OPBI(聚2,2'-(对二苯醚基)-5,5'-联苯并咪唑)、带磺酸基侧链的PBI、带膦酸基侧链的PBI、超支化PBI的一种或多种组合；
所述A为MnO2、Mn2O3、Fe3O4、TiO2、CeO2复合中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的一种复合型高温质子交换膜，其特征在于，所述复合物A@B为纳米颗粒的CeO2负载在纳米片状的C3N4上。


5.根据权利要求1所述的一种复合型高温质子交换膜，其特征在于，所述复合物CeO2@C3N4的制备方法为：
(1)双氰胺研磨后煅烧，煅烧后研磨成粉末，分别用0.25-1.5M盐酸溶液清洗0.5-3h、去离子水清洗清洗0.5-2h，所得固体干燥备用；
(2)步骤(1)制得的固体与具有自由基淬灭功能的纳米颗粒的前驱体混合，制得悬浊液；向悬浊液中加入0.5-2.5MKOH溶液，使溶液PH值为12-14，搅拌离心得到固体沉淀，用水清洗至中性，烘干后煅烧得到A@B复合物。


6.根据权利要求5所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵志刚，吕波，
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