多孔水凝胶基中高温质子交换膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种多孔水凝胶基中高温质子交换膜及其制备方法和应用，是以亲水性单体通过自聚合或与亲水性高分子形成(半)互穿网络结构水凝胶薄膜并吸附去离子水溶胀，通过真空冷冻干燥，再吸附质子导体水溶液制备多孔水凝胶基中高温质子交换膜的方法。制得的水凝胶基质子交换膜的质子电导率可达0.1～0.15S·cm-1。本发明专利技术的制备方法优于传统质子导体掺杂的质子交换膜的制备方法，本发明专利技术充分利用水凝胶薄膜的多孔结构、溶胀性、独特吸附性和保持性将质子导体吸附进入水凝胶薄膜的三维网络结构并牢固密封。本发明专利技术的多孔水凝胶基中高温质子交换膜质子导体吸附量大、质子电导率高、操作温度宽、制备方法简便易行、成本低廉、改进空间大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新材料技术及新制备エ艺领域，具体涉及ー种新型多孔水凝胶基中高温质子交換膜及其制备方法和应用。
技术介绍
质子交換膜是ー种具有较好质子电导率的固态高分子电解质薄膜，用以传输质子。质子交換膜是由聚合物或聚合物复合材料通过溶胀、磺化或与质子导体复合形成的一类质子导电薄膜。质子交換膜始于美国GE公司于上世纪60年代初期的聚苯こ炔磺酸膜，但稳定性和导电性较差，很快被美国杜邦公司研制的Nafion膜取代。由于Nafion膜价格高昂、操作温度低导致的钼催化剂活性低、电池输出功率低等问题使得Nafion基质子交換膜燃料电池无法商业应用。因此，开发ー种可在中高温稳定操作的质子交換膜成为质子交換膜燃料电池得以广泛应用的必要条件。目前的高温质子交換膜主要以磷酸掺杂的聚苯并咪唑(PBI)膜为主，但PBI膜分子量较低、成膜困难、成本较高且对磷酸的吸附量低，所制备的质子交換膜电导率相对较低。但磷酸掺杂PBI膜可在200°C稳定操作，且机械強度高。目前，磷酸掺杂PBI膜的制备方法主要以浸泡法、混合溶液成膜法、界面凝聚法、接枝反应法及共聚反应法为主。限于PBI的质子化程度和保持性，磷酸负载量低且在燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
多孔水凝胶基中高温质子交换膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、将亲水性单体经提纯除去阻聚剂；(2)、按亲水性单体：水的质量比为1：0.5～1.5，在水中将亲水性单体溶解，形成均匀的单体溶液；(3)、在搅拌情况下，向单体溶液中加入占亲水性单体重量的0.02～0.08%的交联剂、单体重量的0.2～0.5%的引发剂，控制反应温度在70～80℃，在搅拌条件下让聚合反应进行；?(4)、待步骤(3)中的反应液粘度达到120～150?mPa·s时将反应液转移至平底器皿中，让聚合反应于10～30?℃继续进行，形成含水量较高的水凝胶薄膜；(5)、水凝胶薄膜经剥离、洗涤、干燥，得到干燥的水凝胶薄膜；(6...

【技术特征摘要】
1.孔水凝胶基中高温质子交換膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)、将亲水性単体经提纯除去阻聚剂； (2)、按亲水性单体:水的质量比为1:0.5 1.5，在水中将亲水性单体溶解，形成均匀的单体溶液； (3)、在搅拌情况下，向单体溶液中加入占亲水性单体重量的0.02 0.08%的交联剂、单体重量的0.2 0.5%的引发剂，控制反应温度在70 80°C，在搅拌条件下让聚合反应进行； (4)、待步骤(3)中的反应液粘度达到120 150mPa s时将反应液转移至平底器皿中，让聚合反应于10 30で继续进行，形成含水量较高的水凝胶薄膜； (5)、水凝胶薄膜经剥离、洗涤、干燥，得到干燥的水凝胶薄膜； (6)、将步骤(5)中的干燥水凝胶薄膜浸入去离子水至溶胀饱和，经真空冷冻干燥，形成干燥的多孔水凝胶薄膜； (7)、将步骤(6)中的干燥多孔水凝胶薄膜浸入浓度为0.1 10 mol じ1的质子导体水溶液至溶胀饱和，经洗涤、干燥，形成多孔水凝胶基中高温质子交換膜。2.根据权利要求1所述的多孔水凝胶基中高温质子交換膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中还包括制备亲水性高分子水溶液:按亲水性高分子:水的质量比为1:0.6 2，在水中将其溶解形成均一的溶液； 所述步骤(3)中按照亲水性単体:亲水性高分子的质量比为1:0.1 I的比例加...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐群委，陈海燕，贺本林，陈晓旭，蔡红远，初蕾，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：