一种燃料电池用磷酸掺杂聚苯并咪唑膜电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池用磷酸掺杂聚苯并咪唑膜电极的制备方法。一方面以４，４’－二羧基二苯醚和３，３’，４，４’－四氨基联苯为单体通过缩聚反应制备成膜性好的聚［２，２’－（对氧二亚苯基）－５，５’－二苯并咪唑］，将其浇铸成膜后进行磷酸掺杂，制得具有良好力学强度的电解质膜；另一方面在制备磷酸掺杂气体扩散电极中，将聚［２，２’－（间亚苯基）－５，５’－二苯并咪唑］和铂碳催化剂制得气体扩散电极后进行磷酸掺杂，各组分分布均匀，过程中不使用强挥发性酸，无固态物料混合过程。本发明专利技术所制备的膜电极可以在高于１００℃无增湿条件下用于氢氧燃料电池发电。燃料电池温度１５０℃，无加湿条件下，开路电压为０．８４５Ｖ，最大功率密度１９１ｍＷ／ｃｍ２（５６０ｍＡ／ｃｍ２，０．３４Ｖ）。本发明专利技术的制备方法工艺过程条件可控，过程重复性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃料电池用膜电极的制备方法，特别是。
技术介绍
聚合物电解质膜型燃料电池系统清洁、高效，运行温度低，启动速度快，在新世纪化工技术研究开发中备受关注。传统的聚合物电解质膜型燃料电池以阳离子交换膜为电解质膜，作为燃料的氢气直接供给阳极，作为氧化剂的氧气或空气供给阴极。在阳极室，氢气在膜电极中的阳极催化剂的作用下解离生成质子和电子，质子在阳离子交换膜中迁移至阴极。电子通过外部电路和负载，在膜电极中的阴极催化剂上与阴极室的氧气和透过聚合物电解质膜传递过来的质子结合生成水，从而产生电能。 传统的聚合物电解质膜型燃料电池膜电极中使用的电解质为全氟磺酸类化合物，如商业化的Nafion膜。这类电解质价格昂贵，而且为使该电解质具有高质子电导，电解质膜必须充分水合。该电解质在高温或加湿不充分的条件下易发生失水并降解，使得燃料电池性能显著下降，因而组建的相应燃料电池常压最高工作温度为100℃。而且电解质所需的水通过反应气加湿供给，加湿器增加了燃料电池系统的体积，降低了整体效率。 全芳结构的聚苯并咪唑是一类高性能材料，具有极高的耐热性能、优异的力学性能、极好的化学稳定性、良好的介电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池用磷酸掺杂聚苯并咪唑膜电极的制备方法，其特征在于制备方法如下：（１）磷酸掺杂聚［２，２’－（对氧二亚苯基）－５，５’－二苯并咪唑］膜的制备：取等摩尔的３，３’，４，４’－四氨基联苯和４，４’－二羧基二苯醚，加入到含７０－９０ｗｔ％五氧化二磷的多聚磷酸中，３，３’，４，４’－四氨基联苯和４，４’－二羧基二苯醚的总质量浓度为５－２０ｗｔ％，在氮气保护下，于５０－２２０℃反应５－３０小时，然后降温，沉析到水中，再用碱中和，过滤，洗至中性后，１００℃真空烘干至恒重，得到聚［２，２’－（对氧二亚苯基）－５，５’－二苯并咪唑］，其分子量为４０００－２０００００；将聚［２，２’－（对氧二亚苯基）...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方亮，房建华，马紫峰，郭晓霞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]