一种质子交换膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种质子交换膜及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)在全氟磺酸树脂溶液中加入含有反应性基团的氧基硅烷反应，而后调整体系至酸性条件继续反应，原位合成笼型倍半硅氧烷；(2)在步骤(1)反应后的体系中加入引发剂进行交联反应；(3)将步骤(2)得到的溶液进行成膜处理，得到所述质子交换膜。该质子交换膜具有较好的保水性能并实现了质子传导率的提升，具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于氢燃料电池领域，涉及一种质子交换膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]全氟磺酸质子交换膜作为燃料电池重要原材料之一，具有传质、隔绝气体作用；氢燃料电池最早使用全氟磺酸质子交换膜以科慕Nafion质子交换膜为主，全氟磺酸树脂溶液(PFSA)通过挤出流延、溶液浇筑等方式成膜，浆料含有二氧化硅、二氧化铈等氧化颗粒进行增湿、自由基消除的作用；后来，戈尔公司发现在全氟磺酸质子交换膜中引入ePTFE微孔膜，形成PFSA/ePTFE/PFSA三明治结构，ePTFE微孔膜具有80％以上的孔隙，PFSA溶液浸润到孔隙中发生交联固化，提高强度。同时，在保证质子交换膜具有一定强度的情况下大幅度降低膜厚，形成贯通的全氟磺酸树脂依然具有质子传导的连贯性，厚度减薄后提高质子传导能力。
[0003]在膜电极或者电堆工作的条件下，需要对整个系统进行加湿调控，质子在水运条件下才可完成传导，全氟质子交换膜含有大量的磺酸根基团，容易吸湿溶胀，特别是在含有水的情况下，纵向(MD)、横向(MD)方向尺寸变化率高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)在全氟磺酸树脂溶液中加入含有反应性基团的氧基硅烷反应，而后调整体系至酸性条件继续反应，原位合成笼型倍半硅氧烷；(2)在步骤(1)反应后的体系中加入引发剂进行交联反应；(3)将步骤(2)得到的溶液进行成膜处理，得到所述质子交换膜。2.根据权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述全氟磺酸树脂的EW值为800
‑
1200g/mol；优选地，步骤(1)所述全氟磺酸树脂溶液的固含量为1％
‑
20％；优选地，步骤(1)所述全氟磺酸树脂溶液中溶剂为乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、DMSO或DMF中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含有反应性基团的氧基硅烷为含有乙烯基、卤素或巯基中的至少一种基团的氧基硅烷；优选地，步骤(1)所述含有反应性基团的氧基硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、氯甲基三甲基硅烷、(3
‑
溴丙基)三甲氧基硅烷、(3
‑
巯基丙基)三甲氧基硅烷或(3
‑
碘丙基)三甲氧基硅烷中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含有反应性基团的含氧基硅烷与全氟磺酸树脂溶液的体积比为1:5
‑
1:20。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加入含有反应性基团的氧基硅烷反应的温度为室温。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加入含有反应性基团的氧基硅烷反应的时间为1
‑
5h；优选地，步骤(1)所述调整体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英，张运搏，赵玉会，李晓琳，程晓草，
申请(专利权)人：中汽创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：