聚合型膦酸离子膜及制备方法技术

本发明专利技术属于含氟高分子材料领域，提供一种聚合型膦酸离子膜及其制备方法。本发明专利技术所提供的离子膜是由聚合型膦酸树脂、多孔纤维增强层材料和助剂组成，聚合型膦酸树脂的结构为：本发明专利技术所提供的离子膜克服现有离子膜在高温条件下的低质子传导性问题，并且在高温条件下具有更高的结构稳定性、良好的机械性能，并能在更宽温度区间内实现高质子传导。本发明专利技术所提供的离子膜可用于燃料电池，电化学氢泵、电解水制氢、电解池装置，尤其是高温燃料电池中。尤其是高温燃料电池中。

【技术实现步骤摘要】
聚合型膦酸离子膜及制备方法


[0001]本专利技术属于含氟高分子材料领域，涉及一种聚合型膦酸离子膜及其制备方法，尤其涉及由含氟烯烃单元、全氟乙烯基醚膦酸单元、全氟乙烯基磷酸单元，及全氟乙烯基醚磺酸单元所制备的离子膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]离子交换膜燃料电池是一种通过电化学方式直接将化学能转化为电能的发电装置，被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。离子交换膜(proton exchange membrane，PEM)是离子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)的关键材料。
[0003]离子交换膜燃料电池最常使用Nafion(即，一种全氟磺酸膜)作为其离子传导膜，然而Nafion必须含有足够高的水含量才能展现有效的电导率，因此其操作温度都在90℃以下(大都为70～80℃)。其离子传导的机理为运载机理，即，利用强酸所解离出的离子与水分子形成水合氢离子，离子靠着水分子间的传递而传导。但在高温时，Nafion膜会因为水分子的逸散而大幅降低离子传导率。
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合型膦酸离子膜，其特征在于，包括聚合型膦酸树脂。2.根据权利要求1所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述聚合型膦酸离子膜在150℃条件下的电导率不低于60mS/cm。3.根据权利要求1所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述聚合型膦酸离子膜还包括多孔纤维增强材料和/或助剂。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述聚合型膦酸离树脂是有含氟烯烃单体全氟乙烯基醚膦酸酯单体、全氟乙烯基膦酸酯单体及全氟磺酰氟烯醚单体四元共聚得到聚合型膦酸前驱体聚合物后，经水解酸化后得到的，所述聚合型膦酸树脂的结构式为：式中，k为0～3的整数，f为1～4的整数，g为0～4的整数，t为0～3的整数，v为1～4的整数，a、b和c为1
‑
20的整数，a'、b'和c'为1
‑
3的整数，R为—(OCF2)
m
(CF2)
n
X，X为Cl或F；m和n为0～3的整数；x/(x+y+z)＝0.2
‑
0.7，y/(x+y+z)＝0.2
‑
0.79，z/(x+y+z)＝0.01
‑
0.1；优选地k＝0
‑
1，f＝2，g＝2，t＝0
‑
1，v＝2。5.根据权利要求4所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述聚合型膦酸树脂的离子交换容量为0.5～2.5mmol/g；优选地，所述聚合型膦酸树脂的离子交换容量为0.9～1.6mmol/g；更优选地，所述聚合型膦酸树脂的离子交换容量为1.0～1.4mmol/g。6.根据权利要求3所述的聚合型膦酸离子膜，其特征在于，所述助剂包括助剂(A)和/或助剂(B)；其中助剂(A)由金属(M)和配体(L)形成的金属络合物，金属(M)和配体(L)的摩尔比为1:1
‑
1:10；优选地，所述金属和配体(L)的摩尔比为1:1
‑
1:5；所述助剂(A)中配体(L)的结构式为：其中R1，R2，R3，R4为H，OH，CH3(CH2)
n1
O，CH3(CH2)
n1
，NH2，CH2OH，C6H5，CF3(CF2)
n1
，CF3(CF2)
n
O中的一种或多种，其中n1为0
‑
10的整数；
所述金属(M)选自金属，金属氧化物，金属盐及其任意组合；所述助剂(B)的结构式为：其中R
11
，R
22
，R

【专利技术属性】
技术研发人员：张永明，张建宏，张恒，邹业成，王振华，刘烽，刘训道，苏璇，丁涵，
申请(专利权)人：山东东岳未来氢能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：