一种复合质子交换膜及其制备方法和应用、燃料电池技术

技术编号:41931693 阅读:36 留言:0更新日期:2024-07-05 14:27
本发明专利技术公开了一种复合质子交换膜及其制备方法和应用、燃料电池,复合质子交换膜包括:亲水改性增强层和离子交换树脂层,所述亲水改性增强层在其厚度方向的两侧均设有离子交换树脂层;所述亲水改性增强层包括增强层和亲水涂层,所述增强层的表面设有亲水涂层,所述亲水涂层由单宁酸与3‑(氨丙基)三乙氧基硅烷在所述增强层的表面反应得到。本发明专利技术的复合质子交换膜,在增强层表面形成亲水涂层,提高增强层对离子交换树脂浆料的浸润性,增大离子交换树脂在增强层孔隙中的填充度,提高树脂与增强层的结合力,抑制复合质子交换膜的溶胀,提高复合质子交换膜的机械强度和电导率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池领域,具体而言,本专利技术涉及一种复合质子交换膜及其制备方法和应用、燃料电池


技术介绍

1、氢能是一种清洁低碳、燃烧热值高、来源丰富的绿色能源,被誉为21世纪的“终极能源”。燃料电池作为氢能开发利用的重要载体,为实现零排放能源利用提供了重要机遇。在各种类型的燃料电池中,质子交换膜燃料电池凭借其能量转换效率高、功率密度高、噪音污染小等优势,被认为是最具有发展前景的电源之一。

2、质子交换膜作为质子交换膜燃料电池的核心部件,主要为电池工作提供质子传输通道,并隔离两极反应气体,其性能的优劣是决定电池系统的整体性能输出和使用寿命的关键。常用的质子交换膜是全氟磺酸膜,具有良好的质子导电率和化学稳定性,但在燃料电池运行环境中,频繁的高、低湿度循环变化使其反复发生较为严重的溶胀、收缩,机械稳定性和耐久性受到严重影响。鉴于此,使用力学性能和化学稳定性优异的多孔基材,如膨化聚四氟乙烯(eptfe)作为增强层制备复合膜,用以提高质子交换膜的机械强度,抑制膜的过度溶胀,延长电池使用寿命。然而,多孔基材表面能低,具有极强的疏水性,表面润湿性差,不能本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合质子交换膜,其特征在于,包括:亲水改性增强层和离子交换树脂层,所述亲水改性增强层在其厚度方向的两侧均设有离子交换树脂层;所述亲水改性增强层包括增强层和亲水涂层,所述增强层的表面设有亲水涂层,所述亲水涂层由单宁酸与3-(氨丙基)三乙氧基硅烷在所述增强层的表面反应得到。

2.根据权利要求1所述的复合质子交换膜,其特征在于,所述增强层为多孔聚合物膜;所述多孔聚合物膜的聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯并咪唑、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺中的至少一种;

3.一种权利要求1或2所述的复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:...

【技术特征摘要】

1.一种复合质子交换膜,其特征在于,包括:亲水改性增强层和离子交换树脂层,所述亲水改性增强层在其厚度方向的两侧均设有离子交换树脂层;所述亲水改性增强层包括增强层和亲水涂层,所述增强层的表面设有亲水涂层,所述亲水涂层由单宁酸与3-(氨丙基)三乙氧基硅烷在所述增强层的表面反应得到。

2.根据权利要求1所述的复合质子交换膜,其特征在于,所述增强层为多孔聚合物膜;所述多孔聚合物膜的聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯并咪唑、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺中的至少一种;

3.一种权利要求1或2所述的复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述混合溶液中单宁酸的浓度为0.8~8.5g/l;

5.根据权利要求4所述的复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,将单宁酸加入tris-hcl缓冲液中得到单宁酸溶液;将3-(氨丙基)三乙氧基硅烷溶于无水乙醇中得...

【专利技术属性】
技术研发人员:秦星星夏丰杰倪江鹏刘彰鸣刘昊周明正唐浩林
申请(专利权)人:国家电投集团氢能科技发展有限公司
类型:发明
国别省市:

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