耐高温磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及耐高温磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜的制备方法，属于燃料电池质子交换膜制备工艺技术领域。包括如下步骤：在氮气保护下将二酐单体与自制的新型磺化二胺单体、普通非磺化二胺单体放入间甲酚介质中，在三乙胺及苯甲酸存在下共聚生成磺化聚酰亚胺，通过溶胶-凝胶法将磺化聚酰亚胺和磷酸锆混合制备成质子交换复合膜。本发明专利技术所掺杂的磷酸锆为不溶于水且具备较好高温质子传导性的无机质子导体。本发明专利技术的磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜热稳定性好，同时具备良好的高温保水能力、质子电导率和抗溶胀性，在质子交换膜燃料电池方面具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐高温的磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜的制备，属于燃料电池质子交换膜制备工艺

技术介绍
质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池的核心部件，它的性能对燃料电池的性能、能量效率和使用寿命有着直接影响。目前Nafion等全氟磺酸膜是迄今研究最多且商业应用最广的质子交换膜，但是，全氟磺酸质子交换膜的成本过高，在燃料电池的操作温度高于100°C时，膜的质子电导率急剧下降，这些缺点限制了全氟磺酸膜的商业化应用。提高燃料电池的使用温度不仅可以提高催化剂效率，还能加快质子传递速率，简化水热管理，提高燃料电池的使用效率，因此开发出耐高温的质子交换膜是现今研究的热点。目前，高温质子交换膜的研究主要围绕以下三个方面:(1)采用非水质子溶剂代替水作为质子传导介质，此类质子交换膜可以在较高温度和相对湿度较低的情况下保持良好的质子传导性。专利CN1848504A中将杂多酸和磷酸氢锆混合物与聚苯并咪唑或磺化聚芳氧基膦腈进行掺杂，制备了可在室温至200°C范围内使用的质子交换膜。但是这类质子交换膜的质子传导介质磷酸很容易随电池电极反应生成的水流失，从而造成电池性能的下降；(2)基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温的磺化聚酰亚胺?磷酸锆质子交换复合膜的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：（1）将磺化聚酰亚胺溶解于间甲酚中，配成质量分数为10%~30%的磺化聚酰亚胺溶液；（2）将氧氯化锆加入到磺化聚酰亚胺溶液中，再加入质量分数为80%~85%的H3PO4，搅拌36~48h；将所制备的溶液静置脱泡，冷却至室温后在玻璃板上展开涂膜，真空干燥；其中氧氯化锆与磺化聚酰亚胺的摩尔比为（0.04~3.14）∶1.0，H3PO4与磺化聚酰亚胺的摩尔比为（1.7~112.4）∶1.0；（3）干燥后将所得膜浸入0.5~2mol/L的盐酸溶液中1~3h，取出后用去离子水洗至中性，烘干得到磷酸锆掺杂量为1~40%的...

【技术特征摘要】
1.一种耐高温的磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行: (1)将磺化聚酰亚胺溶解于间甲酚中，配成质量分数为109Γ30%的磺化聚酰亚胺溶液； (2)将氧氯化锆加入到磺化聚酰亚胺溶液中，再加入质量分数为809Γ85%的H3PO4,搅拌36 48h ； 将所制备的溶液静置脱泡，冷却至室温后在玻璃板上展开涂膜，真空干燥；其中氧氯化锆与磺化聚酰亚胺的摩尔比为(0.04 3.14): 1.0，H3PO4与磺化聚酰亚胺的摩尔比为(1.7 112.4): 1.0 ； (3)干燥后将所得膜浸入0.5^2mol/L的盐酸溶液中l 3h，取出后用去离子水洗至中性，烘干得到磷酸锆掺杂量为广40%的磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜。2.根据权利要求1所述的一种耐高温的磺化聚酰亚胺-磷酸锆质子交换复合膜的制备方法，其特征在于其中步骤(I)所述的磺化聚酰亚胺，按照下述步骤进行: 将4，4’-双(4-氨苯氧基)联苯与5，5’ - (5，5’ -联苯并咪唑基)-双(2-氨基)苯磺酸加入到烧瓶中，加入间甲酚 和三乙胺，氮气保护下磁力搅拌至完全溶解； 加入1，4，5，8-萘四甲酸酐和苯甲酸，升温至85°C反应4h，170°C反应20h，180°C反应4h ;反应结束后冷却至80°C，加入间甲酚稀释，将反应液加入到丙酮中析出絮状沉淀，抽滤，丙酮洗涤，120°C下真空干...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琪，何强，钟璟，储富强，陈若愚，杨宝珠，陶永新，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：