一种高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物、其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及新能源的技术领域，具体涉及一种高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物、其制备方法及应用，包括以下步骤：将阴离子团簇与三(羟甲基)氨基甲烷在溶剂条件下反应制备氨基修饰的阴离子团簇的前驱体材料；再进行阳离子交换，得到反离子阴离子团簇；将反离子阴离子团簇与全氟磺酰氟类树脂在缚酸剂作用下进行取代反应，反应结束后将溶液浓缩，在溶剂中析出聚合物，得到反离子树脂；将反离子树脂进行质子化得到所述的高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物。本发明专利技术所制备的离聚物具有高的氧气渗透性和优异的保湿性，不仅改善了质子交换膜燃料电池的传质极化，还使得燃料电池在低湿度下稳定运行。同时，制备方法简单、可批量制备，适用于工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源的，具体涉及一种高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物、其制备方法及应用。

技术介绍

1、质子交换膜燃料电池(pemfcs)由于具有能量转换效率高，零污染，加氢时间短等优点，被认为是一种最有潜力的汽车动力系统。然而，高昂的成本限制了质子交换膜燃料电池的大规模商业化应用，其中，贵金属pt催化剂成本约占电堆总成本的40％左右，降低pt的负载量是降低燃料电池成本最有效的方式。当pt负载量降低时，燃料电池中阴极催化层的氧气渗透阻力导致的传质极化占整个极化损失的50％以上。氧气在催化层中的扩散分为两个过程：首先，氧气通过次生的催化剂团聚体之间的孔隙进行菲克扩散；其次，氧气通过离聚物薄膜扩散到催化剂表面发生氧还原反应，这个过程的氧气传输阻力被称为局域传输阻力(rlocal)。由于在低pt载量下，催化层的厚度较薄，因此催化层内菲克扩散过程的阻力可以被忽略。这也就意味着，催化层内氧气传输阻力又rlocal占据着主导作用。目前，降低rlocal的有两种主要的方式，其一：在全氟磺酸离聚物的主链结构上，引入环状分子，这可以打破聚四氟乙烯主链的结晶度，使聚合物获得更本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，阴离子团簇与三(羟甲基)氨基甲烷的摩尔比为1:1～3；氨基修饰的阴离子团簇为[N(C4H9)4]3[MMo6O18{(OCH2)3CNH2}2]、[N(C4H9)4]3[NH2C(CH2O)3MMo6O18(OH)3]、[N(C4H9)4]2[V6O13{(OCH2)3CNH2}2]中的至少一种，其中M为Mn、Cr、Fe、Al、Co、Ni、Ga中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高氧气渗...

【技术特征摘要】

1.一种高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，阴离子团簇与三(羟甲基)氨基甲烷的摩尔比为1:1～3；氨基修饰的阴离子团簇为[n(c4h9)4]3[mmo6o18{(och2)3cnh2}2]、[n(c4h9)4]3[nh2c(ch2o)3mmo6o18(oh)3]、[n(c4h9)4]2[v6o13{(och2)3cnh2}2]中的至少一种，其中m为mn、cr、fe、al、co、ni、ga中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，溶剂为水、乙腈、乙醇、甲醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，反离子包括li+、na+、k+、cs+、nh4+和有机铵盐离子中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高氧气渗透性和保湿性的氟化离聚物的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，所述全氟磺酰氟类树脂与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜利，朱福龙，唐美华，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：