质子导电钛酸盐、包含它的聚合物纳米材料复合膜及采用该复合膜的燃料电池制造技术

本发明专利技术提供一种质子导电钛酸盐，其包括钛酸盐和引入到钛酸盐表面、具有质子导电性的含磺酸基的部分，其中所述含磺酸基的部分通过醚键（－Ｏ－）直接连接在钛酸盐上。此外，本发明专利技术还提供一种包含所述质子导电钛酸盐的聚合物纳米材料复合膜，以及采用该聚合物纳米材料复合膜的燃料电池。该质子导电钛酸盐包含具有质子导电性的磺酸官能团，这增加了聚合物纳米材料复合膜的质子导电性。该聚合物纳米材料复合膜包含质子导电的钛酸盐，因而可在甲醇溶液中具有可控的溶胀度，并且可以降低聚合物纳米材料复合膜的透射率。该聚合物纳米材料复合膜可用作燃料电池的质子导电膜，以改善燃料电池的热稳定性、能量密度和燃料效率。

【技术实现步骤摘要】
质子导电钛酸盐、包含它的聚合物纳米材料复合膜及采用该复合膜的燃料电池                        
本专利技术涉及一种质子导电钛酸盐，包含它的聚合物纳米材料复合膜，及采用该聚合物纳米材料复合膜的燃料电池，更具体地，本专利技术涉及一种质子导电钛酸盐，包含该质子导电钛酸盐、并且对水和甲醇的渗透率降低以及热稳定性改善的聚合物纳米材料复合膜，及燃料电池，该燃料电池通过采用该聚合物纳米材料复合膜而具有改善的能量密度和燃料效率。                        
技术介绍
利用甲醇溶液作为液体燃料的直接甲醇燃料电池(DMFC)为可以替代矿物能源的未来清洁能源。此外，DMFC可在室温下运行并且可以小型化和密封。因而，DMFC具有非常广泛的应用，包括零排放汽车、家庭发电系统、移动通讯设备、医疗器械、军事装备、航空工业设备以及便携式电子器件的领域。DMFC为发电系统，其通过甲醇和氧的电化学反应产生直流电流。DMFC的基本结构示于图1中。参照图1，DMFC包括介于阳极和阴极之间的质子导电膜11。质子导电膜11主要由固体聚合物电解液构成。阳极和阴极包括分别形成于阴极支撑层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质子导电钛酸盐，包括：钛酸盐；及引入到该钛酸盐表面上的具有质子导电性的含磺酸基的部分，其中所述含磺酸基的部分通过醚键（－Ｏ－）直接连接在钛酸盐上。

【技术特征摘要】
KR 2005-5-25 44253/051.一种质子导电钛酸盐，包括：钛酸盐；及引入到该钛酸盐表面上的具有质子导电性的含磺酸基的部分，其中所述含磺酸基的部分通过醚键(-O-)直接连接在钛酸盐上。2.根据权利要求1的质子导电钛酸盐，其中所述含磺酸基的部分为                    -O-AR1SO3H式中R1为取代或未取代的C1-C12亚烷基或者取代或未取代的C1-C12亚链烯基，A为-C(R′)(R″)-或-C＝O-，并且R′和R″各自独立地为氢或C1-C10烷基，或者R′和R″一起形成由下式所示的环：式中*表示R′和R″与碳相连接的位置；或者为        -O-C(R2)(X)C(Y1)(Y2)SO3H式中R2为-F、-Cl、-SF5、＝SF4、-SF4Cl、-CF3、-CF2CF3、-H(CF2)4、C1-C12烷基、C1-C12卤代烷基、C1-C12链烯基、C1-C12卤代链烯基、-CF2OSO2F、-(CF2)4CHFSO2F、-CF2CF2CHFSO2F、-CF2CHFSO2F、-CF2OCF(CF3)CF3、-CF2C(＝CF2)F、-CF2OCF3、-CF2C(F)(Cl)CF2CCl2F、-CH2CH(Cl)CH2Cl或由下式所示的基团：X为-F、-H、-Cl或-CF3，及-->Y1和Y2各自独立地为F或Cl。3.根据权利要求2的质子导电钛酸盐，其中所述含磺酸基的部分为：-O(CH2)nSO3H，式中n为1～13的整数；或者为-O-C(R2)(X)CF2SO3H，式中R2为-F、-CF3、-SF5、＝SF4、-SF4Cl、-CF2CF3或-H(CF2)4，及X为-F、-H、-Cl或-CF3。4.根据权利要求1的质子导电钛酸盐，其中所述钛酸盐具有纳米片、纳米纤维或其混合物的形态。5.一种制备根据权利要求1～4中任一项的质子导电钛酸盐的方法，该方法包括磺化钛酸盐，即在有溶剂存在的条件下，使磺内酯化合物与钛酸盐反应。6.根据权利要求5的方法，其中所述磺内酯化合物为式1所示的化合物或式2所示的化合物：式1式中R1为取代或未取代的C1-C12亚烷基，或者取代或未取代的C1-C12亚链烯基，A为-C(R′)(R″)-或-C＝O-，并且R′和R″各自独立地为氢或C1-C10烷基，或者R′和R″一起形成由下式所示的环：式中*代表R′和R″与碳相连接的位置；式2-->式中R2为-F、-Cl、-SF5、＝SF4、-SF4Cl、-CF3、-CF2CF3、-H(CF2)4、C1-C12烷基、C1-C12卤代烷基、C1-C12链烯基、C1-C12卤代链烯基、-CF2OSO2F、-(CF2)4CHFSO2F、-CF2CF2CHFSO2F、-CF2CHFSO2F、-CF2OCF(CF3)CF3、-CF2C(＝CF2)F、-CF2OCF3、-CF2C(F)(Cl)CF2CCl2F、-CH2CH(Cl)CH2Cl或由下式所示的基团：X为-F、-H、-Cl或-CF3，及Y1和Y2各自独立地为F或Cl。7.根据权利要求6的方法，其中式1所示的化合物选自下列各式所示的1，3-丙烷磺内酯(A)、1，4-丁烷磺内酯(B)和化合物(C)～化合物(S)：-->8.根据权利要求6的方法，其中式2所示的化合物选自下列的化合物(A′)～化合物(Z′)以及化合物(a′)和化合物(b′)：-->-->9.根据权利要求5的方法，其中所述磺内酯化合物为1，3-丙烷磺内酯，1，4-丁烷磺内酯，1-三氟甲基-1，2，2-三氟乙烷磺内酯，1-三氟甲基-2，2-二氟乙烷磺内...

【专利技术属性】
技术研发人员：金惠庆，李在成，金永权，张赫，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]