一种复合型质子交换膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种复合型质子交换膜及其制备方法与应用，属于新能源燃料电池技术领域。包括如下步骤：1)制备由碘酸氧铌HNbO(IO3)4、磷酸硼BPO4和无机氧化物MO2组成的质子导体；2)将步骤1所制备的质子导体与聚合物基体溶液混合，采用流延法成膜；3)磷酸浸泡，得磷酸掺杂的质子交换膜。与现有技术相比，本发明专利技术所制备的复合型质子交换膜在100～200℃具有较高的质子传导率，具有较强的磷酸截留能力，且基于膜组装的电池能在100～200℃稳定运行。且基于膜组装的电池能在100～200℃稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种复合型质子交换膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种复合型质子交换膜及其制备方法与应用，属于新能源燃料电池


技术介绍

[0002]氢能是一种可再生清洁能源，将逐步取代日益枯竭的化石能源，成为世界能源格局的重要组成部分。燃料电池可将氢能转化成电能，因而受到广泛关注。以质子交换膜为电解质的质子交换膜燃料电池因具有能量转化效率高、工作温度低、启动快、寿命长等特点，可以广泛应用于交通工具动力来源和固定电站电源，是目前最具有商业化应用前景的燃料电池。质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心部件，为质子提供单向传输通道的同时，起着隔绝两侧燃料和氧化剂的作用，其性能直接决定了电池的综合性能。
[0003]全氟磺酸型质子交换膜由于具有高的质子传导率和化学稳定性而被广泛应用。特别是由美国杜邦公司研制的Nafion系列膜，已经实现了商业化。但Nafion使质子交换膜燃料电池的使用温度限制在100℃以下，较低的温度使电池反应动力学速度较低，Pt催化剂的利用效率降低，并且Pt催化剂极易CO中毒，且电池的水热管理系统较为复杂。当燃料电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合型质子交换膜，其特征在于：所述复合型质子交换膜由质子导体、聚合物基体及磷酸复合而成，所述质子导体由碘酸氧铌HNbO(IO3)4、磷酸硼BPO4和无机氧化物MO2组成。2.根据权利要求1所述的一种复合型质子交换膜，其特征在于：所述的无机氧化物MO2为SiO2、TiO2或ZrO2中的一种或两种，所述的无机氧化物MO2晶体尺寸为100～500nm；所述碘酸氧铌HNbO(IO3)4与无机氧化物MO2的质量比为1:(2
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15)；所述磷酸硼BPO4与碘酸氧铌HNbO(IO3)4和无机氧化物MO2之和的质量比为1:(2.5
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25)。3.根据权利要求1所述的一种复合型质子交换膜，其特征在于：所述聚合物基体包括聚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯硫醚砜中的一种。4.根据权利要求1所述的一种复合型质子交换膜，其特征在于：所述质子导体与聚合物基体的质量比为1:(5
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20)。5.权利要求1
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4中任一项所述的一种复合型质子交换膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将五氧化二铌与氢氟酸混合，加热至100～140℃溶解，加氨水调节pH至5
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7，加入碘酸，密封，于150～180℃条件下静态处理48～72小时；所得产物经过滤、洗涤、干燥、400～600℃焙烧4～12小时处理后得到碘酸氧铌HNbO(IO3)4；将碘酸氧铌HNbO(IO3)4、无机氧化物前驱体和表面活性剂混合，搅拌30～60分钟，密封，于80～140℃条件下静态处理6～18小时；所得产物经过滤、洗涤、干燥、400～600℃焙烧6

【专利技术属性】
技术研发人员：邵志刚，陈磊，刘欣毅，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：