一种聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物及其高温质子交换膜的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种高温燃料电池用聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物及其高温质子交换膜的制备方法及应用，具体的，本发明专利技术提供了一种通过成本低廉的五氟苯甲醛作为单体，在聚合物中引入氟苯基官能团，并与含有联苯型结构的单体在三氟甲磺酸(TFSA)催化下聚合或共聚合，聚合得到的聚合物与含有咪唑的小分子结构在碱性条件下高温反应实现接枝咪唑，后期可对咪唑进行季铵化，所述氟苯基咪唑类高温质子交换膜具有原料成本低，制备简单，吸酸基团数量程度可控等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池用质子交换膜，涉及一种低成本聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物及其高温质子交换膜的制备方法及应用。

技术介绍

1、随着社会的发展，人们对清洁能源的需要越来越高，其中氢能受到世界范围内的关注。而燃料电池作为一种将氢中的化学能直接转化为电能的能量转化装置，具有广泛的应用前景。相比于基于全氟磺酸膜的低温质子交换膜燃料电池，高温质子交换膜燃料电池能够表现出高的电化学反应速率，低氢气纯度要求，高co等杂质气体耐受性以及简单的水热管理等特点，受到研究人员的广泛关注。磷酸掺杂的聚苯并咪唑质子交换膜(pbi/pa)是发展最快，研究最广的高温质子交换膜。pbi/pa膜展现出高的电导率以及高的化学稳定性，然而，由于磷酸会随着电极生成水以及启停循环下的冷凝水而流失。kim等通过模拟计算发现，这是由于pbi中的苯并咪唑基团与磷酸的相互作用能非常接近水与磷酸的相互作用能，从而导致磷酸很容易随水流出。研究者发现通过引入季铵根离子后，强的静电作用有利于吸酸和保酸，但是pbi这类主链含有吸酸基团的聚合物吸酸后塑化作用十分显著，吸酸后机械强度降低严重，难以满足实际需求。...

【技术保护点】

1.一种聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物，其特征在于：所述聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物的结构式如下所示：

2.根据权利要求1所述的聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物，其特征在于：n＝2～10000，X＝0.05～0.95。

3.权利要求1或2所述的聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：含有联苯型结构的单体A1、或A1和A2选自如下结构中的一种，且A1与A2不同：

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，单体A1或、A1和A2总和、与五氟苯甲醛的摩尔比为1:...

【技术特征摘要】

1.一种聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物，其特征在于：所述聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物的结构式如下所示：

2.根据权利要求1所述的聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物，其特征在于：n＝2～10000，x＝0.05～0.95。

3.权利要求1或2所述的聚芳香族四氟苯基咪唑类聚合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：含有联苯型结构的单体a1、或a1和a2选自如下结构中的一种，且a1与a2不同：

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，单体a1或、a1和a2总和、与五氟苯甲醛的摩尔比为1:1～1.2，三氟甲磺酸与五氟苯甲醛的摩尔比为2～20:1；反应溶剂为二氯甲烷，溶剂中固体质量浓度在10～50wt％；反应温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵志刚，韦涛，赵云，
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：