一种有机-无机复合中温质子交换膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体公开了一种有机

【技术实现步骤摘要】
一种有机
‑
无机复合中温质子交换膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种有机
‑
无机复合中温质子交换膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜是质子交换膜燃料电池的绝对关键性组件，其在电池中主要起着传输质子、隔绝电子、防止阴阳级的氧气和燃料渗透接触的作用，优良的质子交换膜要求具有较高的质子传输能力，同时还需要在高温低湿度工作条件下具有良好的质子电导率和一定的机械强度。目前商用的系列膜在饱和湿度状态下具有较高的质子电导率，但在高温(>100℃)下由于膜失水而导致其质子电导率急剧下降，难以在中高温质子交换膜燃料电池中使用，而且该系列膜的制备过程极其复杂、价格十分昂贵。因此，寻找一种能在高温低湿度条件下具有较高质子电导率和机械强度且价格低廉的质子交换膜至关重要。
[0003]壳聚糖广泛存在于虾壳、蟹壳中，是甲壳素脱乙酰基的产物，其来源广泛，价格低廉，具有良好的成膜性，且成膜工艺简单、环保。另外，壳聚糖分子上的环状结构保证了壳聚糖膜的热化学稳定性，以及足够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机
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无机复合中温质子交换膜，其特征在于，所述有机
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无机复合中温质子交换膜包括壳聚糖和二氧化硅空心纳米管，所述二氧化硅空心纳米管分散于壳聚糖基体中，其添加量为壳聚糖的0.5wt.%
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30wt.%。2.根据权利要求1所述的有机
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无机复合中温质子交换膜，其特征在于，所述二氧化硅空心纳米管的添加量为壳聚糖的6.6wt.%
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30wt.%；优选为10wt.%
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30wt.%；更优选为10wt.%
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20wt.%。3.根据权利要求1或2所述的有机
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无机复合中温质子交换膜，其特征在于，所述二氧化硅空心纳米管的制备方法为：以正硅酸四乙酯为原料，以经氧化或酸化处理的碳纳米管作为模板，通过溶胶
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凝胶法将二氧化硅包覆至氧化或酸化碳纳米管模板表面，得到二氧化硅包覆的碳纳米管；然后将二氧化硅包覆的碳纳米管在700
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1000℃空气氛中高温煅烧去掉碳纳米管模板，制得二氧化硅空心纳米管。4.根据权利要求3所述的有机
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无机复合中温质子交换膜，其特征在于，所述正硅酸四乙酯与氧化或酸化碳纳米管的比例为5mL/1g~50mL/1g。5.权利要求1
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4任一所述的有机
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无机复合中温质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备氧化碳纳米管：将每1g的碳纳米管加入到每50~150毫升的强氧化性溶液中在室温～120℃氧化处理1～12h，然后冷却至室温，过滤，经去离子水反复洗涤至滤液呈中性，干燥得氧化碳纳米管；（2）将步骤（1）所得氧化碳纳米管分散在水和共溶剂的混合溶液中，滴加氨水调节溶液的pH值为8~10，室温超声振荡得分散均匀的氧化碳纳米管分散液；（3）制备二氧化硅包覆的碳纳米管：在搅拌状态下往步骤（2）所得氧化碳纳米管分散液中缓慢逐滴加入正硅酸四乙酯，控制正硅酸四乙酯与氧化碳纳米管的比例为5mL/1g~50mL/1g，滴加完毕后，继续室温~60
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【专利技术属性】
技术研发人员：龚春丽，余张虎，文胜，刘海，胡富强，屈婷，倪静，汪杰，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：