一种基于静电纺丝制备氢燃料电池用三明治结构质子交换膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于静电纺丝制备氢燃料电池用三明治结构质子交换膜的方法。本发明专利技术的三明治结构质子交换膜是以静电纺丝制得的聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物（PVDF‑HFP）膜为骨架与磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜复合而成。通过改变静电纺丝液浓度和Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;‑SO<subgt;3</subgt;H改性离子的添加量，制得孔隙均匀的Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;‑SO<subgt;3</subgt;H/PVDF‑HFP静电纺丝纤维膜，作为三明治结构的夹层；将上述Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;‑SO<subgt;3</subgt;H/PVDF‑HFP静电纺丝纤维膜与两层SPEEK膜复合，得到厚度均匀的、具有三明治结构的Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;‑SO<subgt;3</subgt;H/PVDF‑HFP/SPEEK复合质子交换膜。本发明专利技术制备的质子交换膜厚度可调、孔隙分布均匀、制备工艺简单、适合大批量生产，同时具有优异的机械强度、较好的尺寸稳定性、高效的质子传导率，在燃料电池质子交换膜领域有着非常大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于薄膜，具体涉及一种基于静电纺丝制备氢燃料电池用三明治结构质子交换膜的方法。

技术介绍

1、质子交换膜是氢燃料电池的重要组件之一。在燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和运输提供了通道，其性能对于燃料电池的整体性能表现有着至关重要的作用。质子交换膜需要具备良好的力学稳定性和热稳定性，同时还应具良好的质子传导能力。目前，商用质子交换膜主要是由杜邦、戈尔等公司生产的全氟磺酸膜。全氟磺酸膜的优点为机械强度高、化学稳定性高和在湿度大的条件下导电率高，但存在高温条件下导电性变差、对杂质气体耐受性差、成本高、易发生甲醇渗透等缺点，这限制了燃料电池的工作效率和全氟磺酸膜的大规模使用。

2、近年来，作为全氟磺酸膜的替代品，非氟聚合物备受关注。目前典型的非氟质子交换膜原料有磺化聚醚醚酮（speek）、磺化聚醚砜、磺化聚苯硫醚、磺化聚苯并咪唑和磺化聚酰亚胺。其中，speek是一种芳香族、半结晶和高性能热塑性聚合物，其分子结构上的苯环提供刚性，使其具有良好的机械性能、优异的热稳定性和在酸性环境中的低渗透性。磺酸基团使speek膜具备质子传导能力，而醚键又本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于静电纺丝制备的氢燃料电池用三明治结构质子交换膜，其特征在于，包括两层SPEEK膜，两层SPEEK膜之间设有Ti3C2Tx-SO3H/PVDF-HFP静电纺丝纤维膜夹层，形成三明治结构；所述Ti3C2Tx-SO3H/PVDF-HFP静电纺丝纤维膜由Ti3C2Tx-SO3H改性离子与PVDF-HFP混合后静电纺丝制成。

2.权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述Ti3C2Tx-SO3H的制备步骤为：通过氢氟酸刻蚀Ti3AlC2获得单层Ti3C2Tx；单层Ti3C2Tx...

【技术特征摘要】

1.一种基于静电纺丝制备的氢燃料电池用三明治结构质子交换膜，其特征在于，包括两层speek膜，两层speek膜之间设有ti3c2tx-so3h/pvdf-hfp静电纺丝纤维膜夹层，形成三明治结构；所述ti3c2tx-so3h/pvdf-hfp静电纺丝纤维膜由ti3c2tx-so3h改性离子与pvdf-hfp混合后静电纺丝制成。

2.权利要求1所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述ti3c2tx-so3h的制备步骤为：通过氢氟酸刻蚀ti3alc2获得单层ti3c2tx；单层ti3c2tx经硅烷偶联剂改性后，经磺化单体进行磺酸基团接枝改性，获得ti3c2tx-so3h。

4.根据权利要求2所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、丙酮中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的静电纺丝液中p...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琬琳，李泽洋，何素芹，王利娜，刘文涛，刘浩，黄淼铭，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：