基于亲水性多孔聚四氟乙烯基体的复合质子交换膜的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于亲水性多孔聚四氟乙烯基体的复合质子交换膜的制备方法，其特点是先对多孔聚四氟乙烯进行亲水处理，再向处理后的多孔聚四氟乙烯中填充质子传导树脂，然后热处理并质子化得到亲水性多孔聚四氟乙烯增强的复合质子交换膜。亲水处理后多孔聚四氟乙烯基体与质子传导树脂能很好的结合，所制备的复合质子交换膜质子传导性好、机械强度高、气体渗透率，在质子交换膜燃料电池中具有很好的应用效果。

【技术实现步骤摘要】
基于亲水性多孔聚四氟乙烯基体的复合质子交换膜的制备方法
本专利技术涉及在质子交换膜燃料电池中，为电解质提供氢离子通道，同时又作为隔膜隔离两极反应气体的质子交换膜的制备方法。具体涉及一种基于亲水性多孔聚四氟乙烯基体的复合质子交换膜的制备方法。
技术介绍
质子交换膜(Proton exchange membrane，PEM)是质子交换膜燃料电池(Proton exchangemembrane fuel cell，PEMFC)的关键材料，其性能特征与燃料电池的输出性能密切相关。理想的质子交换膜不仅要具有较好的质子传导能力和化学稳定性，还需要有低的气体渗透率，足够的机械强度和较好的尺寸稳定性[Fuel Cells and Their Applications，1996，Chapter 4]。目前质子交换膜燃料电池主要采用的是全氟磺酸型质子交换膜，例如美国杜邦公司的Nafion系列膜，这类膜具有良好的质子传导能力和化学稳定性，但是其加工工艺较为复杂、价格昂贵。更为重要的是其固有强度不是很高，纯粹的全氟磺酸型质子交换膜必须要具有一定的厚度，其强度才能满足燃料电池的实际需要(一般认为干态厚度应为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于亲水性多孔聚四氟乙烯基体的复合质子交换膜的制备方法，其特征是，按下述的步骤依次进行：步骤１、对多孔聚四氟乙烯膜进行亲水处理，得亲水性多孔聚四氟乙烯膜；步骤２、取洁净的亲水性多孔聚四氟乙烯膜在含质子传导树脂的混合溶液中 浸渍，浸渍时间为０．５～４分钟，混合溶液中质子传导树脂的含量为质量１％～２０％，表面活性剂辛基酚聚乙氧基乙醇的含量为质量０～４％，溶剂为乙醇、丙醇和异丙醇中的任一种或者其混合物；步骤３、将浸渍有质子传导树脂溶液的亲水性多孔聚四氟乙烯 膜，采用双轮轮滚碾压去除表面多余的树脂溶液，碾压后的膜在真空干燥箱中热处理４０～６０秒钟；步骤４...

【技术特征摘要】
1、一种基于亲水性多孔聚四氟乙烯基体的复合质子交换膜的制备方法，其特征是，按下述的步骤依次进行：步骤1、对多孔聚四氟乙烯膜进行亲水处理，得亲水性多孔聚四氟乙烯膜；步骤2、取洁净的亲水性多孔聚四氟乙烯膜在含质子传导树脂的混合溶液中浸渍，浸渍时间为0.5～4分钟，混合溶液中质子传导树脂的含量为质量1％～20％，表面活性剂辛基酚聚乙氧基乙醇的含量为质量0～4％，溶剂为乙醇、丙醇和异丙醇中的任一种或者其混合物；步骤3、将浸渍有质子传导树脂溶液的亲水性多孔聚四氟乙烯膜，采用双轮轮滚碾压去除表面多余的树脂溶液，碾压后的膜在真空干燥箱中热处理40～60秒钟；步骤4、重复步骤2至步骤3的操作1～4次，直至膜变得透明；步骤5、将步骤4得到的膜在乙醇或异丙醇中浸泡5～10分钟去除表面活性剂，然后，在沸腾的去离子水中浸泡10分钟，取出自然干燥后，在干燥箱中120～230℃热处理40～60秒钟，得到亲水性多孔聚四氟乙烯增强的复合质子交换膜。2、如权利要求1所述的方法，其特征是，所述的多孔聚四氟乙烯膜厚度为1～40微米，孔径0.05～4微米，孔隙率70％～95％。3、如权利要求1所述的方法，其特征是，所述的亲水处理方法是等离子处理、等离子体接枝聚合、辐射接枝和化学改性中的任何一种；所述的等离子体处理是，使用Ar气对多孔聚四氟乙烯膜表面进行处理，Ar产生的自由基能与空气中的氧或水发生反应形成过氧化物使多孔聚四氟乙烯表面产生官能团基团，再采用功能单体丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐浩林，刘珊珊，王晓恩，潘牧，袁润章，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]