一种具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜及其制备方法和应用，属于燃料电池质子交换膜技术领域。本发明专利技术公开的通过设计一种与聚苯并咪唑具有相似结构的咪唑网络结构，聚苯并咪唑分子链穿插于咪唑化合物与环氧化合物的交联网络结构中，该交联网络结构不仅将聚苯并咪唑分子链固定在结构中，有效解决了传统交联剂消耗聚苯并咪唑结构的问题，使交联聚苯并咪唑膜材料充分吸收磷酸，在不降低PBI咪唑含量的前提下，得到的交联高温质子交换膜具有良好机械性能，吸附磷酸后体积溶胀率低，电池性能良好，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃料电池质子交换膜，具体涉及一种具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜及其制备方法和应用。

技术介绍

1、在全世界向低碳能源转型的背景下，高温质子交换膜燃料电池(htpemfcs)由于运行温度高，催化剂对co等杂质的耐受性高，水、热管理系统简单等特性得到迅速发展。高温质子交换膜作为htpemfcs的核心部件，对燃料电池的运行温度、性能、寿命、系统成本有着重要的影响，目前以聚苯并咪唑pbi为代表的无水磷酸体系膜是市场认可度最高、产业化进程最快的高温质子交换膜类型，然而聚苯并咪唑膜吸收磷酸后由于磷酸的塑化作用，膜的溶胀度大，机械强度下降显著，极大地影响了膜的电池性能，针对这一问题，人们选择化学交联的技术手段改性pbi，通过降低薄膜在掺杂酸后的尺寸溶胀，从而提高薄膜的尺寸稳定性和机械稳定性。传统的交联剂含有双官能或多官能基团，与pbi分子结构中的亚胺基团发生交联反应，在此交联过程中需消耗pbi聚合物的咪唑基团，造成交联后膜的磷酸掺杂水平降低，导致质子传导率降低。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，所述交换膜的微观结构由聚苯并咪唑分子链穿插于交联网络结构中构成；

2.根据权利要求1所述的一种具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，所述具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜的厚度为35-45微米。

3.权利要求1或2所述的一种具有交联结构的聚苯并咪唑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所述的一种具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于，以聚苯并咪唑和过渡金属卤化物为原料，制备聚苯并咪唑改性溶液的步骤为：

5.根据权利要求4所述的一...

【技术特征摘要】

1.一种具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，所述交换膜的微观结构由聚苯并咪唑分子链穿插于交联网络结构中构成；

2.根据权利要求1所述的一种具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜，其特征在于，所述具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜的厚度为35-45微米。

3.权利要求1或2所述的一种具有交联结构的聚苯并咪唑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所述的一种具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于，以聚苯并咪唑和过渡金属卤化物为原料，制备聚苯并咪唑改性溶液的步骤为：

5.根据权利要求4所述的一种具有交联结构的聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述在惰性气氛下，于50-80℃搅拌，得到质量分数为2％-4％的混合溶液；所述反应的温度为50-70℃，反应的时间为6-10h；

6.根据权利要求5所述的一种具有交联结构的聚苯并咪唑质...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑丽，薛婧，屈婷，袁丽只，朱小宁，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：