本发明专利技术公开了一种用于直接甲醇燃料电池的掺杂两性离子改性的树枝状大分子复合质子交换膜及其制备方法，包括做为基体材料聚苯并咪唑（PBI）以及两性树枝状大分子分散液的制备，制备复合膜分散液、流延成膜等步骤，制备工艺简易且较易控制。复合膜中的两性离子改性树枝状大分子具有较好的亲水性能，能够保持复合膜中的含水量，由于采用PBI为聚合物母体，使复合膜具有较好的阻甲醇性能的同时具有较高的质子传导率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合质子交换膜及其制备方法，具体的说是一种基于聚苯并咪唑(PBI)与两性离子改性树枝状大分子的新型复合质子交换膜及其制备方法，属于燃料电池领域。
技术介绍
燃料电池作为一种新的能源形式，近年来受到了广泛的关注。其中直接甲醇燃料电池(DMFC)本身所具有的效率高、结构简单、能量密度高等优点，并且DMFC所使用的燃料 甲醇易于制备、存储、运输，这些特点使其在便携式电源领域具有广阔的开发前景和应用价值。目前，DMFC使用的质子交换膜依然是美国杜邦公司生产的Nafion系列全氟磺酸膜。该类全氟磺酸膜本身虽然具有较高的质子传导率、化学稳定性、热稳定性和机械强度，但用于DMFC时容易出现明显的缺点(I)在较高温度下，质子膜中的含水量急剧下降，从而导致质子传导率下降；(2)对甲醇和水的浓差扩散和电迁移扩散选择性较低，导致甲醇的透过率较高，这样不仅浪费燃料而且使电池的性能劣化，严重地限制了 DMFC的开发和应用，因此人们需要开发导电性能优良、甲醇透过率低的新型质子交换膜。由于芳环主链聚合物具有优良的热稳定性、化学稳定性和机械强度。因此，采用非氟芳环主链聚合物来制备替代Nafion的新型质子交换膜成为研究趋势。而有的非氟芳环主链聚合物本身一般并不具有质子传导率，为了使其可以用于质子交换膜，在其中掺杂一定量具有质子传导功能的材料，从而使质子膜具有一定的质子传导率。目前，被研究较多的非氟芳环主链聚合物是聚苯并咪唑(PBI)、聚砜、聚酰亚胺、聚醚醚酮等。其中，聚苯并咪唑(PBI)尤为引人关注。聚苯并咪唑主链中含有梯状结构，因此表现出优异的热稳定性、化学稳定性和机械性能，而且其主链上的咪唑环也可以质子化，而且与Nafion膜相比具有更低的甲醇透过率，因此改性的聚苯并咪唑膜在DMFC应用方面受到了人们广泛的关注。另外还有关于磺化PBI主链的报道，但磺化PBI难以溶解成膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于直接甲醇燃料电池(DMFC)的两性离子改性树枝状大分子的PBI复合质子交换膜及其制备方法，同时解决现有质子交换膜质子交换率低、甲醇透过率低的技术问题。本专利技术提供的用于直接甲醇燃料电池的复合质子交换膜，由以下质量百分比的组分制成聚苯并咪唑为90% 99%，两性离子改性树枝状大分子为1% 10%。所述的两性离子改性树枝状大分子由聚酰胺-胺(PAMAM G3. O或G4. O)与磺内酯反应制得(如图IB )。[_聚苯并味卩坐为权利要求1.一种用于甲醇燃料电池的复合质子交换膜，其特征在于由以下质量百分比的组分制成聚苯并咪唑为90% 99%，两性离子改性树枝状大分子为1% 10%。2.如权利要求I所述复合质子交换膜，其特征在于所述的两性离子改性树枝状大分子由聚酰胺-胺与磺内酯反应制得。3.如权利要求I所述的复合质子交换膜，其特征在于聚苯并咪唑为4.如权利要求书2所述的复合质子交换膜，其特征在于磺内酯为1，3_丙烷磺内酯或者·1,4- 丁烷磺内酯。5.如权利要求1-4任一项所述复合质子膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤 (1)将聚苯并咪唑溶于溶剂中制成溶液，两性离子改性树枝状大分子溶于水，两种溶液混合并充分分散； (2)将上述悬浮液倾倒在干净平整的玻璃板上，于80 100°C的温度下静置成膜，冷却至室温，脱模，即得到复合质子交换膜。6.如权利要求5所述复合质子交换膜的制备方法，其特征在于所述的溶剂是二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或者二甲基乙酰胺。7.如权利要求5所述复合质子交换膜的制备方法，其特征在于所指的充分分散是用超声波作用至透明或者半透明状态。全文摘要本专利技术公开了一种用于直接甲醇燃料电池的掺杂两性离子改性的树枝状大分子复合质子交换膜及其制备方法，包括做为基体材料聚苯并咪唑(PBI)以及两性树枝状大分子分散液的制备，制备复合膜分散液、流延成膜等步骤，制备工艺简易且较易控制。复合膜中的两性离子改性树枝状大分子具有较好的亲水性能，能够保持复合膜中的含水量，由于采用PBI为聚合物母体，使复合膜具有较好的阻甲醇性能的同时具有较高的质子传导率。文档编号C08G69/48GK102891328SQ20121038722公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日专利技术者丁建宁, 顾宗宗, 袁宁一, 储富强 申请人:常州大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于甲醇燃料电池的复合质子交换膜，其特征在于由以下质量百分比的组分制成：聚苯并咪唑为90%～99%，两性离子改性树枝状大分子为1%～10%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁建宁，顾宗宗，袁宁一，储富强，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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