一种超薄复合阴离子交换膜的制备方法技术

本发明专利技术提供一种超薄复合阴离子交换膜制备方法，属于燃料电池技术领域；本发明专利技术通过无溶剂原位聚合的方法在多孔薄膜孔道里实现聚电解质填充，一方面，无溶剂引入可以保证多孔膜填充致密；另一方面，利用聚电解质单体原位自交联聚合可以保证聚电解质不发生泄露现象；通过改善制备工艺的和调控交联剂摩尔比例，可以使超薄复合阴离子交换膜与基底膜几乎保持相同薄的厚度(4μm)，复合膜的机械强度超过150MPa，并获得超过1W/cm2的较高燃料电池功率密度；本发明专利技术方法简单易行，生产成本低廉，采用本发明专利技术制备的阴离子交换膜可以应用于碱性燃料电池；用本发明专利技术制造的碱性燃料电池，可以应用于燃料电池动力汽车，各种航天器，便携式能源设备等。源设备等。源设备等。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄复合阴离子交换膜的制备方法
一、
：
[0001]本专利技术属于燃料电池
，特别涉及一种超薄复合阴离子交换膜的制备方法。
二、
技术介绍
：
[0002]传统化石能源带来的环境问题迫使人类追求更为高效、清洁的能源途径，我国提出在2060年要达到“碳中和”目标，而燃料电池因其能量转换效率高和无污染的优点，成为解决上述问题的重要途径之一。目前政策推广的质子交换膜燃料电池因过度依赖贵金属催化剂而导致成本高昂，困扰其大规模应用。与质子交换膜燃料电池相比，碱性阴离子交换膜燃料电池则可以使用非贵金属替代贵金属铂作为催化剂，被认为是一种更有潜力的燃料电池类型。而作为碱性阴离子交换膜燃料电池的核心部件，具有高电导率、良好的机械稳定性和化学稳定性的高性能阴离子交换膜一直是碱性燃料电池商业化的核心障碍。为了降低燃料电池的欧姆内阻，获得更高的功率输出，阴离子交换膜应在保证基本性能的基础上，厚度尽可能薄。然而，均相阴离子交换膜阴的厚度降低到10μm以下的超薄状态，气体燃料渗透的风险以及机械稳定性都将面临巨大风险。因此，通过超薄复合化来制备阴离子交换膜，从而提高碱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄复合阴离子交换膜制备方法(1)、高分子多孔薄膜的处理将市售高分子多孔薄膜裁剪成适当大小的面积，室温条件下，先在甲醇溶液里浸泡1小时，然后用甲醇洗涤3次，除去多孔薄膜残留的杂质，再在50℃真空条件下干燥4h，降至室温后备用；(2)、引发剂处理以氯仿为溶剂，配置质量百分浓度为30wt％的过氧化二苯甲酰(BPO)溶液，然后将BPO溶液滴加在甲醇溶液里，降温至0℃进行重结晶，然后过滤并用0℃的甲醇溶液洗涤3次，过滤产物在30℃下真空干燥12h，获得纯化后的BPO引发剂；(3)、超薄复合膜的制备首先，将氯甲基苯乙烯(VBC)和二乙烯基苯(DVB)分别用市售的碱性氧化铝(200～300目)层析色谱柱过柱，除去单体中的阻聚剂，得到纯化后的VBC和DVB；随后，按照摩尔比为1：0.075～0.2：0.008～0.04，分别称取纯化后的VBC、DVB和BPO，先将称量好的VBC和DVB加入单口烧瓶中，在10℃～30℃条件下搅拌5～20min后，再将称量好的BPO加入其中，并在10℃～30℃条件下继续搅拌10～30min后停止搅拌，获得反应物溶液；将步骤(1)处理好的高分子多孔薄膜上平铺在玻璃板上，并放置于真空容器，在常温条件下，将反应物溶液滴加在高分子多孔薄膜上，膜表面溶液负载量为0.01～0.04g/cm2，待反应物溶液完全浸润后，再在多孔薄膜上表面放置一块玻璃板，形成夹心结构，然后向真空容器中充入氮气并排除空气，静置30～60min后，升温至60～80℃并保持12～48h，冷却至室温后取出并在常温下用甲醇洗涤3次，放置于40～60℃真空环境中干燥12h，获得超薄复合膜；(4)、季铵化超薄复合膜的制备在40℃条件下，将步骤(3)制备好的超薄复合膜在N
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甲基哌啶质量百分含量为20wt％的四氢呋喃溶液中浸泡2天，然后用去离子水洗涤3次，再在40℃条件下的1摩尔/升KOH溶液中浸泡1天后，用去离子水洗涤3次，在40～60℃条件下真空干燥24h，得到季铵化超薄复合膜。2.按照权利要求1所述的一种超薄复合阴离子交换膜制备方法，其特征在于所述的高分子多孔薄膜为超高分子量聚乙烯薄膜(UHMWPE，其厚度为3～10μm)或聚四氟乙烯薄膜(PTFE，其厚度为5～10μm)的其中之一。3.按照权利要求1所述的一种超薄复合阴离子交换膜制备方法，其特征在于具体制备方法的步骤(3)：(3)、超薄复合膜的制备首先，将氯甲基苯乙烯(VBC)和二乙烯基苯(DVB)分别用市售的碱性氧化铝(200～300目)层析色谱柱过柱，除去单体中的阻聚剂，得到纯化后的VBC和DVB；随后，按照摩尔比为1：0.1：0.02，分别称取纯化后的VBC、DVB和BPO，先将称量好的VBC和DVB加入单口烧瓶中，在20℃条件下搅拌10min后，再将称...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏子栋，王建川，陈四国，李莉，袁伟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：