纳／微米孔结构聚酰亚胺杂化质子交换膜的制备方法技术

本发明专利技术属于具有质子传导性质的二氧化硅／有机聚合物复合材料的合成方法，具体涉及一种具有纳／微米孔结构聚酰亚胺杂化质子交换膜的制备方法。杂化材料可以通过：（１）将磺化介孔二氧化硅纳米粒子与磺化聚酰亚胺直接溶液共混制备；（２）在聚酰亚胺或其前驱体的溶液中直接加入含有模板剂的二氧化硅溶胶后原位制备；（３）利用胶体晶模板法制备三维大孔聚酰亚胺膜并向大孔中填充有机硅溶胶形成含有磺酸基的杂化凝胶，获得具有微米尺度结构的有机－无机杂化聚酰亚胺质子交换膜。本发明专利技术制备的杂化复合质子交换膜的机械性能、质子传导率和阻醇性能较纯磺化聚酰亚胺有明显的改善，可作为高性能质子交换膜应用于甲醇燃料电池系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于具有质子传导性质的二氧化硅/有机聚合物复合材料的合成方法，具 体涉及一种具有。
技术介绍
质子交换膜燃料电池因为其高能效和无污染等优点而被认为是最有发展前途的 清洁能源之一。直接甲醇燃料电池(DMFC)是这类燃料电池中最有发展前景的电池之一。 DMFC的核心部分为位于电池中心的质子交换膜(。目前，燃料电池中广泛采用的是DuPont 公司开发的Nafion系列膜和DOW公司的DOW膜等全氟磺酸膜。它们都是由高分子母体和 离子交换基团构成。全氟磺酸膜力学强度高，化学稳定性好，电导率高(当含水率较高时)。 但这类膜的质子电导率强烈地依赖于含水率，当含水率较低或温度较高时，电导率明显下 降。用于燃料电池时，必须保证膜的充分润湿，这使得电池的设计和操作复杂化。另外，对 于新兴的直接甲醇燃料电池(DMFC)，这类膜的阻醇性能较差。此外，全氟磺酸膜的价格昂 贵，也是阻碍质子交换膜燃料电池民用化的重要原因之一。向有机聚合物质子交换膜中加入亲水性无机物可提高膜的保水性能，使膜能在高 温下工作。研究还发现，无机物在膜内形成无机网络，可提高膜的机械强度和热稳定性等 (Chem. Mater本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有纳／微米孔结构聚酰亚胺杂化质子交换膜的制备方法，其特征在于所制备的聚酰亚胺杂化质子交换膜具有纳／微米孔结构，其具体步骤包括：　　（１）聚酰亚胺基体的合成，包括磺化聚酰亚胺，聚酰亚胺前驱体溶液，三维大孔聚酰亚胺模板；（２）介孔二氧化硅、含有不同模板剂的二氧化硅溶胶、含有磺酸基以及巯基的二氧化硅溶胶的合成；（３）将磺化聚酰亚胺与磺化介孔二氧化硅或含有不同模板剂的二氧化硅溶胶共混并制膜；或向三维大孔聚酰亚胺模板中填充质子传导材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕长利，耿磊，刘丹，戴欣，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]