具有宏相分离结构的质子交换膜材料及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了磺化聚芳醚化合物及其合成方法与作为质子交换膜材料的应用。磺化聚芳醚化合物的结构式如式（Ｉ）所示，本发明专利技术将一系列聚芳醚化合物在极性溶剂中用高浓度的氯磺酸磺化，产物经水解、渗析、提纯、浇铸成膜，得到质子交换膜。本发明专利技术选用含有１８个可磺化苯环单元的聚芳醚化合物进行后磺化，成功控制磺化只在所设计的位置发生，使得磺酸基高度聚集，可以有效地调控质子的传输通道。由所制得的磺化聚芳醚化合物浇铸成膜，在低的离子交换容量的条件下，具有较高的质子传导率、较长的寿命以及优异的力学性能和良好的抗燃料或者电解液的渗透性能。上述质子交换膜可应用于燃料电池和全钒液流电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池和全钒液流电池的质子交换膜材料
，具体地说，涉及一种磺化聚芳醚化合物。
技术介绍
目前性能较好的质子交换膜材料为杜邦公司的Nafion膜系列，该系列膜材料具 有较高的质子传导率，化学性质稳定，机械性能好等优点。但其成本高，对环境不友好，且其 抗渗透性能差。作为全钒液流电池关键组件之一的质子交换膜，必须具备质子传导率高、钒 离子渗透率低、电化学性能稳定等特点。而燃料电池的质子交换膜材料也需要高的质子传 到率，以及气体或者液体燃料的抗渗透性能。Nafion膜因为具有明显相分离的结构，磺酸 基可以有效地聚集成质子传输通道，所以其质子传到率比一般的磺化聚合物高。鉴于此，科 学家们开始致力于薄膜材料的微观相结构控制，设计并合成有益于磺酸基聚集的离子化合 物，如亲水_亲油双嵌段聚合物。但这些离子聚合物在低离子交换容量的情况下，室温及 100%湿度条件下的性能仍然不够理想。磺化聚芳醚类质子交换膜由于综合性能优异、成本低廉，被广为研究。其抗电解液 渗透性能和抗燃料的渗透性能较Nafion膜有较大的提高，但其质子传导率低，由其所组装 的电池放电电流密度和电压效率都比较低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磺化聚芳醚化合物，其结构式如式（Ⅰ）所示：　　＊＊＊　（Ⅰ）　　其中ｘ为１～４０，ｙ为０～２００，ｘ和ｙ均为整数；　　＊＊＊选自：　　＊＊＊　　＊＊＊选自：　　＊＊＊　　式中，ｎ为４～１０，ｎ为整数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟跃中，陈栋阳，王拴紧，肖敏，韩东梅，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]