质子交换膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种质子交换膜，包括质子膜基体和分布于膜基体中的磺化二氧化硅

【技术实现步骤摘要】
质子交换膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于电解水领域，具体涉及质子交换膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]作为离子交换膜的一类，质子交换膜在燃料电池中除了阻断阴阳极间气体和电子的传输，主要起着质子传导的作用。质子传导的快慢取决于质子载体的量、分子间质子转移所需的活化能及传输介质的黏度、温度、湿度等诸多因素。为了满足市场需求，质子交换膜经历了不同时期的发展，从最初的全氟磺酸膜，到低氟或非氟的碳氢膜，到高电导率和高稳定性的新型复合膜，一直都在朝着低成本、高性能的目标迈进。
[0003]对于全氟磺酸聚合物，由于疏水性PTFE骨架和亲水性磺酸基团的不混溶性质，侧基磺酸基团倾向于在PTFE基质内聚集成离子簇。根据水合Nafion的小角度X射线散射（SAXS）曲线，首次提出了Nafion形态的原型；透射电子光谱（TEM）和原子力显微镜（AFM）技术也提供了Nafion表面纳米级离子簇的令人信服的视觉证据，由此得出毫无疑问磺酸基团的离子簇确实存在。
[0004]离子簇的分布和形状会极大地影响膜质子传导率，对水中质子传输的基础研究表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜，其特征在于，包括质子交换膜基体和分布于膜基体中的磺化二氧化硅
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碳纳米管复合材料，所述复合材料包括磺化二氧化硅和碳纳米管，所述复合材料中碳纳米管为载体，所述碳纳米管外周表面包覆有磺化二氧化硅层。2.如权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述碳纳米管与磺化二氧化硅的质量比为1:520
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1:8.7，优选为1:480
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1:100；磺化二氧化硅
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碳纳米管复合材料为质子交换膜基体质量的1
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30wt%。3.如权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述质子交换膜基体为全氟磺酸树脂；所述碳纳米管为多壁碳纳米管；所述多壁碳纳米管的直径为2
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20nm，长度为1
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250μm；所述碳纳米管表面接枝有羧基和羟基。4.如权利要求1
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3任意一项所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括：（1）将碳纳米管加入水溶液中，制备得到混合均匀的悬浮液，然后调节悬浮液的pH值至10
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14；（2）将硅酸乙酯溶液加入到悬浮液中，进行反应，使硅酸乙酯水解并附着于碳纳米管表面，待反应完成后，加入过量浓硫酸继续进行磺化反应，经洗涤，得到磺化二氧化硅
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碳纳米管复合材料；（3）将所述磺化二氧化硅
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碳纳米管复合材料加入全氟磺酸树脂分散液中，分散均匀得到混合液，将混合液制备成质子交换膜。5.如权利要求4所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管与硅酸乙酯的质量比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑俊波，程义，董欣，谢诗逸，
申请(专利权)人：湖南中驰氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：