一种用于燃料电池的聚合物隔膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于燃料电池的聚合物隔膜.磺化聚芳醚酮砜/氧化石墨烯复合膜。其中，所述的隔膜是有磺化聚芳醚酮砜和氧化石墨烯进行杂化得到的。其中，磺化聚芳醚酮砜与ATP@GO功能化氧化石墨烯纳米片的质量比为1：0.005‑0.02。在聚合物主链上引入适量的亲水基团（羧基，磺酸基团），来提高主链的亲水性并增加了多个质子传输位点。ATP@GO的引入构建了高效有序的质子传输通道，降低了能量势垒，进一步提高了膜的质子传输性能。氧化石墨烯纳米片的引入也进一步提高了膜的尺寸稳定性，化学稳定性和热稳定性。实验结果表明，本发明专利技术的复合膜在90℃时的质子传导率为0.105Scm<supgt;‑1</supgt;‑0.1848 Scm<supgt;‑1</supgt;，复合膜的厚度为28‑34µm。

【技术实现步骤摘要】

此项专利技术的研究领域是高分子化学与功能膜材料，具体表现为一种用于燃料电池的磺化聚芳醚酮砜/功能化氧化石墨烯隔膜及其制备方法。

技术介绍

1、质子交换膜燃料电池（pemfc）因其清洁无污染，能量转换效率高等优点被认为是最具发展潜力的能量转换装置之一。质子交换膜是pemfc的核心部件，它是氧化剂和燃料的隔离屏障，它促进了质子的传输，其性能的优劣与燃料电池的好坏密切相关。目前市场上由杜邦公司生产的nafion电解质表现出优良的综合性能，但在高温条件下其质子传导率会大大降低，且价格昂贵。因此，研究质子交换膜的高性价比，高导电性，提高其电池性能成为该领域的重中之重。

2、聚芳醚砜的耐热等级高、力学性能优良，是一类十分重要的高性能聚合材料，与此同时，其介电性能好，可以以其质子传导性为导向，将聚芳醚砜经过磺化改造，可以大幅度提升其质子传导能力，这种材料可以应用于pemfc。氧化石墨烯（go）是一种二维的单晶薄片材料，其表面富含-oh、-cooh、-o-等含氧官能团，具有高的比表面积，高导电性，因此在构建高效质子传输路径以提高质子传导性能方面存在巨大潜力。将本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于燃料电池的聚合物隔膜的制备方法，这种隔膜主要由磺化聚芳醚酮砜与功能化氧化石墨烯纳米片组成，其中，磺化聚芳醚酮砜和功能化氧化石墨烯的质量比为1：0.005~0.02。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的聚合物隔膜中，有机基质为磺化聚芳醚酮砜，其制备方法如下：在氮气保护下，将a mol的F酮，b mol的双酚单体，c mol的含羧基的双酚单体和d mol的磺化二氯二苯砜加入三口烧瓶中，随后在上述三口烧瓶中加入适量的溶剂、带水剂和成盐剂，然后打开冷凝回流和机械搅拌。温度升至110-130 oC开始带水，带水剂在冷凝回流4-5小时后放出，随后温度升至170-180...

【技术特征摘要】

1.一种用于燃料电池的聚合物隔膜的制备方法，这种隔膜主要由磺化聚芳醚酮砜与功能化氧化石墨烯纳米片组成，其中，磺化聚芳醚酮砜和功能化氧化石墨烯的质量比为1：0.005~0.02。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的聚合物隔膜中，有机基质为磺化聚芳醚酮砜，其制备方法如下：在氮气保护下，将a mol的f酮，b mol的双酚单体，c mol的含羧基的双酚单体和d mol的磺化二氯二苯砜加入三口烧瓶中，随后在上述三口烧瓶中加入适量的溶剂、带水剂和成盐剂，然后打开冷凝回流和机械搅拌。温度升至110-130 oc开始带水，带水剂在冷凝回流4-5小时后放出，随后温度升至170-180 oc，继续反应24-36小时，将粘稠的溶液出料于去离子水中，得到磺化聚芳醚酮砜，其中，a+c=b+d。

3.根据权利要求2所述的磺化聚芳醚酮砜，所述的双酚单体为双酚a、双酚b、四溴双酚a、六氟双酚a、二甲基双酚a、四溴双酚a、2,2’-二烯丙基双酚a、4,4’-(1-苯乙基)双酚、四甲基联苯二酚、烯丙基双酚s或双酚af，溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n甲基吡咯烷酮或环丁砜，成盐剂为无水碳酸钾，带水剂为苯、二甲苯、石油醚或甲苯。

4.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的聚合物隔膜的制备方法，填料为功能化氧化石墨烯纳米片，其制备方法如下：将1-30份的go置于50-100 ml的dmf溶剂中，超声2-4小时。然后，在溶液中加入一定量的（0.8-1.2 g）的碳二亚胺盐酸盐(edci)和0.4-0.6 g的n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)，冰浴2-4小时，活化go表面上的羧基。然后加入100-150份的三磷酸腺苷，超声搅拌过夜。将所得的纳米片通过离心用乙醇洗涤几次，后...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晶美，赵鹏云，孟令鑫，雷锦轩，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：