專利名稱：燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種離子交換膜，特別是涉及一種燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜。
背景技術(shù)：
燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，以其優(yōu)異的性能以及對環(huán)境很少的污染等特性被稱為是第四代發(fā)電技術(shù)，更有人認(rèn)為它是21世紀(jì)汽車內(nèi)燃機(jī)最有希望的取代者。 聚電解質(zhì)膜燃料電池已成為汽油內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力最具競爭力的潔凈取代動(dòng)力源。根據(jù)聚電解質(zhì)膜中導(dǎo)電離子種類的不同，聚電解質(zhì)燃料電池分為質(zhì)子交換膜燃料電池和堿性聚合物膜燃料電池。目前對堿性聚合物燃料電池的研究已經(jīng)成為焦點(diǎn)，離子交換膜是其中的關(guān)鍵組件， 對電池的性能有決定性的影響。堿性聚合物電解質(zhì)膜燃料電池用聚合物陰離子交換膜的質(zhì)材主要是季銨型堿性聚合物，已有的脂肪類聚合物季銨型電解質(zhì)膜往往容易被甲醇溶脹，要么甲醇滲透率仍較高，要么成膜性或膜的耐溫性較差.以及低的機(jī)械強(qiáng)度等。所以普通的季銨型聚電解質(zhì)膜不適用于堿性聚合物電解質(zhì)膜燃料電池。堿性聚合物電解質(zhì)膜燃料電池技術(shù)有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)電池對催化劑要求低， 可使用銀或鎳來代替貴金屬鉬做催化劑；( 堿性陰離子交換膜中的陽離子均固定在聚合物鏈上、液相中不存在游離的鹽，能避免傳統(tǒng)的堿性燃料電池堿性液態(tài)電解質(zhì)易與(X)2反應(yīng)的影響；(3)是膜內(nèi)導(dǎo)電離子的傳輸方向與甲醇燃料擴(kuò)散方向相反，有利于抑制燃料在膜中滲透。因此，高電導(dǎo)率、低甲醇滲透率聚合物陰離子交換膜的開發(fā)，是堿性聚合物電解質(zhì)膜燃料電池工業(yè)化的先決條件。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種成本低、機(jī)械強(qiáng)度高、拉伸強(qiáng)度大、具有很高的離子傳導(dǎo)性、能保證聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的高性能和長壽命的聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的高性能和長壽。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜，其特征在于包括具有多個(gè)孔隙的基膜，在所述孔隙內(nèi)填充有由氯甲基化聚合物與三甲胺反應(yīng)生成的季銨化聚合物。進(jìn)一步，所述基膜的孔隙率大于70%。進(jìn)一步，所述孔隙率為80%。進(jìn)一步，所述基膜為聚四氟乙烯膜。乙烯，因此不僅具有高的機(jī)械強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度大的特點(diǎn)，而且具有很高的離子傳導(dǎo)性，從而保證了燃料電池的高性能；同時(shí)，由于其成本低廉，因此為工業(yè)化提供了可能。

圖1是本實(shí)用新型中的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，所述燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜包括具有多個(gè)孔隙2的基膜1， 在所述孔隙2內(nèi)填充有由氯甲基化聚合物與三甲胺反應(yīng)生成的季銨化聚合物。優(yōu)選地，所述基膜1的孔隙率大于70%，進(jìn)一步，優(yōu)選地，所述孔隙率為80%。優(yōu)選地，所述基膜1為聚四氟乙烯膜。優(yōu)選地，所述氯甲基化聚合物選自氯甲基化聚砜、氯甲基化聚醚砜、氯甲基化聚醚酮、氯甲基化聚酰亞胺中的一種或多種。優(yōu)選地，在制作的過程中，首先將氯甲基化聚合物溶于二甲基亞砜，N-甲基吡咯烷酮，N, N-二甲基乙酰胺.N，N-二甲基甲酰胺等有機(jī)溶劑中，形成第一溶液；然后，將一塊孔隙率大于70%的聚四氟乙烯膜伸開固定，，平放在玻璃板上，加入少量酒精將其完全浸潤，并排除氣泡，再加入少量N-甲基吡咯烷酮等高沸點(diǎn)溶劑，使其進(jìn)行溶液交換；再次，將上述第一溶液滴加到聚四氟乙烯膜的膜孔里，使聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，并在一定溫度下蒸發(fā)制膜；最后，將聚四氟乙烯和氯甲基化聚合物形成的復(fù)合膜浸泡在一定濃度三甲胺中，待該復(fù)合膜變軟后取出，然后用蒸餾水沖洗表面殘余的三甲胺溶液，從而得到本實(shí)用新型中的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜。下面通過一個(gè)實(shí)施例來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型中的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜的制作過程。(1)取1克氯甲基化聚砜，放入燒杯中，加入50mlN_甲基吡咯烷酮，加熱溶解;
(2)將一塊80%孔隙率的聚四氟乙烯膜緊緊固定在環(huán)狀的鐵片上，平放在玻璃板中，加入少量酒精將其完全浸潤，并排除氣泡，再加入少量N-甲基吡咯烷酮，使其進(jìn)行溶液交換；
(3)將上述溶液緩緩倒入玻璃板上，使聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，在40°C下蒸發(fā)制膜；
(4)將聚四氟乙烯/氯甲基化聚砜復(fù)合膜浸泡在一定20%三甲胺水溶液中，待膜變軟后取出，用蒸餾水沖洗表面殘余的三甲胺溶液，從而得到季銨化陰離子質(zhì)子交換膜。本實(shí)用新型中的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜的拉伸強(qiáng)度可達(dá)20MPa以上，離子電導(dǎo)率可達(dá)0. 02S/cm。可用于聚合物電解質(zhì)膜燃料電池，單電池開路電壓大于0. 9V、電池內(nèi)阻小于1歐姆/cm2的。本實(shí)用新型中的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜填充有季銨化聚合物的聚四氟乙烯，因此不僅具有高的機(jī)械強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度大的特點(diǎn)，而且具有很高的離子傳導(dǎo)性，從而保證了燃料電池的高性能；同時(shí)，由于其成本低廉，因此為工業(yè)化提供了可能。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍， 凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜，其特征在于包括具有多個(gè)孔隙的基膜，在所述孔隙內(nèi)填充有由氯甲基化聚合物與三甲胺反應(yīng)生成的季銨化聚合物。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜，其特征在于所述基膜的孔隙率大于70%。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜，其特征在于所述孔隙率為 80%。
4.如權(quán)利要求2所述的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜，其特征在于所述基膜為聚四氟乙烯膜。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜，其特征在于所述氯甲基化聚合物選自氯甲基化聚砜、氯甲基化聚醚砜、氯甲基化聚醚酮、氯甲基化聚酰亞胺中的一種。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜，其特征在于包括具有多個(gè)孔隙的基膜，在所述孔隙內(nèi)填充有由氯甲基化聚合物與三甲胺反應(yīng)生成的季銨化聚合物。本實(shí)用新型中的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜填充有季銨化聚合物的聚四氟乙烯，因此不僅具有高的機(jī)械強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度大的特點(diǎn)，而且具有很高的離子傳導(dǎo)性，從而保證了燃料電池的高性能；同時(shí)，由于其成本低廉，因此為工業(yè)化提供了可能。
文檔編號H01M8/02GK202159742SQ20112020218
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者李明強(qiáng) 申請人:深圳市氫動(dòng)力科技有限公司