一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备方法。该方法首先将聚醚醚酮加入浓硫酸中进行磺化反应得到磺化聚醚醚酮；然后将磺化聚醚醚酮溶于有机溶剂中，加入Ｎ，Ｎ′－羰基二咪唑搅拌１～３小时后加入偶联剂搅拌反应１．５～４小时，再加入无机交联剂在５０～８０℃下反应，然后加入质子导体继续在此温度下反应得到磺化聚醚醚酮／无机交联剂／质子导体的混合溶液；最后将磺化聚醚醚酮／无机交联剂／质子导体的混合物溶液成膜，干燥，脱膜即得到所述的直接甲醇燃料电池用质子交换膜。该膜的阻醇性能好、成本低、质子传导率高、较高温度下抗水的溶胀性能好。该制备方法相对较简单，原材料价格低廉，生产成本相对较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池
，特别涉及一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜及其制备方法。                          
技术介绍
直接甲醇燃料电池(DMFC)是以甲醇作燃料、以氧气或空气作氧化剂的一种燃料电池。DMFC不仅具有燃料资源丰富、成本低廉、能量密度高的优点，而且DMFC所用的燃料甲醇不存在氢/氧或氢/空气燃料电池用燃料氢气那样的难于制备、储存、运输以及不安全等问题；工作时采取燃料直接进料方式，无需外加重整及增湿处理；电池堆系统的结构简单，响应时间短，操作方便。因此，DMFC在小功率电源应用方面被认为是一类极具发展潜力和应用价值的燃料电池。目前，DMFC依然采用美国杜邦公司生产的萘氟(Nafion)系列全氟磺酸膜作为质子交换膜(PEM)。这类全氟磺酸膜虽然具有较高的质子传导率、化学稳定性、热稳定性和机械强度，但当其被应用于DMFC时则存在明显的缺陷。主要是该膜的价格昂贵，在较高温度下容易脱水，对甲醇和水的浓差扩散和电迁移扩散选择性较低，甲醇从阳极渗透到阴极的渗透率较大，从而使电池的性能劣化，大大地限制了DMFC的开发和应用。因此，采用具有良好耐热性的非氟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于包括下述步骤：（１）按重量份计算，将１份聚醚醚酮加到３５～７５份重量百分比浓度为９５～９８％的浓硫酸中进行磺化反应，然后将反应液稀释后过滤取沉淀物，用水将沉淀物洗至水溶液呈中性后干燥得到磺化聚醚醚酮；（２）将磺化聚醚醚酮溶于有机溶剂中，配成重量百分比浓度为１０～１５％的磺化聚醚醚酮溶液，加入Ｎ，Ｎ′－羰基二咪唑（ＣＤＩ），所加入的Ｎ，Ｎ′－羰基二咪唑与磺化聚醚醚酮中磺酸根的摩尔比为１∶２～４；搅拌１～３小时后再加入偶联剂搅拌反应１．５～４小时得到磺化聚醚醚酮反应液，所加入的偶联剂与Ｎ，Ｎ′－羰基二咪唑的摩尔比为１∶１；（３）将与磺化聚醚醚酮...

【技术特征摘要】
1.一种直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)按重量份计算，将1份聚醚醚酮加到35～75份重量百分比浓度为95～98％的浓硫酸中进行磺化反应，然后将反应液稀释后过滤取沉淀物，用水将沉淀物洗至水溶液呈中性后干燥得到磺化聚醚醚酮；(2)将磺化聚醚醚酮溶于有机溶剂中，配成重量百分比浓度为10～15％的磺化聚醚醚酮溶液，加入N，N′-羰基二咪唑(CDI)，所加入的N，N′-羰基二咪唑与磺化聚醚醚酮中磺酸根的摩尔比为1∶2～4；搅拌1～3小时后再加入偶联剂搅拌反应1.5～4小时得到磺化聚醚醚酮反应液，所加入的偶联剂与N，N′-羰基二咪唑的摩尔比为1∶1；(3)将与磺化聚醚醚酮重量比为1∶5～17的无机交联剂加入到上述磺化聚醚醚酮反应液中，在50～80℃下反应6～12小时，然后加入与磺化聚醚醚酮重量比为1∶3.5～17质子导体，继续在此温度下反应8～14小时后得到磺化聚醚醚酮/无机交联剂/质子导体的混合溶液；(4)将磺化聚醚醚酮/无机交联剂/质子导体的混合物溶液成膜，干燥，脱膜即得到所述的直接甲醇燃料电池用质子交换膜。2.根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中磺化反应条件为25～60℃下磺化反应8～50小时。3.根据权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用质子交换膜的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：周震涛，樊孝红，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]