一种分子内置酸碱作用基团的质子交换膜的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种分子内置酸碱作用基团的质子交换膜的制备方法及其应用，属于电化学氢泵隔膜材料技术领域。所述方法包括以下步骤：将芳香单体和氮杂环酮类单体通过超酸催化聚合反应，制备得到含碱性氮杂环基团的非芳醚聚共聚物；然后经过磺化反应得到分子内置酸碱基团的共聚物，最后通过铸膜工艺，得到分子内置酸碱作用基团的质子交换膜。制备的膜材料性能优异，可以很好的平衡膜材料的离子传导率、机械性能以及溶胀性的矛盾关系，在电化学氢泵中具有很好的应用前景。具有很好的应用前景。具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种分子内置酸碱作用基团的质子交换膜的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于电化学氢泵隔膜材料
，具体涉及一种分子内置酸碱作用基团的质子交换膜的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着当前经济和社会的快速发展，寻找绿色、低污染、高效能、环境友好型的新能源替代传统化石能源已经成为当务之急，氢能的高效使用契合了人们对能源具有环境友好以及高效使用的期望。
[0003]其中电化学氢气压缩泵作为一种新型氢气压缩设备，具有无运动部件、操作简单、能耗低、压缩效率高等优势，且对氢气进行加压的同时还能够去除氢气中的其他杂质气体，提升氢气的纯度(ACSEnergy Lett.2022,7,1322
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1329)，备受研究人员的关注。膜电极组件(MEA)作为电化学氢气压缩泵的核心，通常由质子交换膜(PEM)、催化剂层(CLs)和气体扩散层组成。质子交换膜为膜电极组件的核心，起到阻隔高压侧氢气的反向渗透、质子传输等关键性作用。膜的性能优劣都直接影响到电化学氢泵的输出压力和运行寿命，目前，质子交换膜面临制造成本高、机械性能差等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分子内置酸碱作用基团的质子交换膜，其特征在于，所述质子交换膜的通式为包含下述重复结构单元的共聚物：其中，Ar为含有芳香环的基团；R1为碱性氮杂环基团；R2和R3分别为磺化和未磺化的靛红基团；m代表聚合度，为20
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300的正整数，重均分子量在5000
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1000000之间；x为碱性氮杂环基团取代度，y为磺化靛红基团取代度，0<x+y<100。2.一种如权利要求1所述的分子内置酸碱作用基团的质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将芳香单体和氮杂环酮类单体通过超酸催化聚合反应，制备得到含碱性氮杂环基团的非芳醚聚共聚物；然后经过磺化反应得到分子内置酸碱基团的共聚物，最后通过铸膜工艺，得到分子内置酸碱作用基团的质子交换膜。3.根据权利要求2所述的分子内置酸碱作用基团的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤如下：1)在室温条件下，将芳香单体和氮杂环酮类单体加入三氟乙酸中，剧烈搅拌，冷却；在0℃下，继续加入三氟甲磺酸，室温下反应至溶液粘稠，反应完毕后将得到的混合液倒入不良溶剂中，得到纤维状聚合物，粉碎并去除多余酸，洗涤至中性，真空干燥，得到聚合物；2)在常温下，将得到的聚合物加入H2SO4中反应，固含量控制在3
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15wt％，得到淡紫色纤维状固体聚合物，洗涤至中性后真空干燥；3)将干燥后的聚合物溶于极性...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚晓萌，高贺，刘泽强，周东旭，黄子彤，张浩熙，刘少杰，唐二军，李南文，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：