專利名稱：一種多孔高分子增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜的制備新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子復(fù)合膜材料領(lǐng)域，具體涉及一種質(zhì)子交換膜燃料電池用高分子膜材料的制備方法。
背景技術(shù)：
質(zhì)子交換膜燃料電池是一種通過電化學(xué)方式直接將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，被認(rèn)為是21世紀(jì)首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)。質(zhì)子交換膜(proton exchangemembrane, PEM)是質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC^A關(guān)鍵材料。現(xiàn)在所使用的PFSA質(zhì)子交換膜在較低溫度下(80°C )和較高的濕度下具有良好的質(zhì)子傳導(dǎo)性和化學(xué)穩(wěn)定性。但是，它們也有很多的缺陷:比如尺寸穩(wěn)定性差、機(jī)械強(qiáng)度不高，并且工作介質(zhì)滲透問題仍需改善。膜在不同的濕度下吸水率和因吸水而導(dǎo)致的尺寸膨脹也不同，當(dāng)膜在不同工作環(huán)境下時(shí)，膜的尺寸也將發(fā)生不同變化。如此反復(fù)，最終使得質(zhì)子交換膜發(fā)生機(jī)械破損。此外，現(xiàn)有的PFSA樹脂價(jià)格昂貴，過厚的膜會(huì)增加生產(chǎn)成本，而且在燃料電池應(yīng)用中會(huì)極大的增加電池的歐姆壓降，然而，過薄的PFSA膜又會(huì)降低機(jī)械強(qiáng)度，增加工作介質(zhì)滲透等問題，因此，如何提高全氟磺酸質(zhì)子交換膜的強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性，降低工作介質(zhì)的滲透性以及降低PFSA樹脂用量等成為燃料電池工業(yè)所面臨的重大課題。目前人們已經(jīng)提出了一些方法來解決這些問題，其中最具前景的是利用微孔聚四氟乙烯(Porous Expanded Polytetrafluoroethylene, ePTFE)增強(qiáng)的 ePTFE/PFSA 復(fù)合膜，該工藝可以利用聚四氟乙烯優(yōu)異的綜合性能制備出更薄的復(fù)合膜，從而降低PFSA樹脂用量，但是該方案最大的問題在于聚四氟乙烯強(qiáng)烈的疏水性和PFSA溶液體系親水性造成材料在復(fù)合過程容易相分離，樹脂溶液不易充分進(jìn)孔徑只有I微米左右的基材中。該方案較早見于實(shí)施的案例為W.L.Gore公司開發(fā)的Gore-Select系列復(fù)合膜(US5547551、US5635041、US5599614)。這種膜具有較高的質(zhì)子導(dǎo)電性和較大的尺寸穩(wěn)定性。Sang-Yeoul Ahn (Electrochimica Acta50 (2004) 571-575)等利用 PFSA 前驅(qū)物和ePTFE之間良好的相容性，采用將PFSF和ePTFE先熱壓復(fù)合后轉(zhuǎn)型辦法，將PFSA和ePTFE復(fù)合，制備ePTFE/PFSA復(fù)合膜，但是PFSF熔體粘度大，不利于其滲入基材微孔之中，應(yīng)此，膜中間同樣容易產(chǎn)生氣孔。中國專利(CN1706540A)公布一種方案，利用氣體壓力使PFSA樹脂溶液充分進(jìn)入多孔基體中，較好的解決氣孔問題，但是，該工藝需要反復(fù)抽真空浸潰/放氣干燥，設(shè)備要求和操作復(fù)雜，不利于大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用。Haolin Tang等人(Electrochimica Acta52 (2007) 5304-5311)米用萘鈉體系處理ePTFE表面，并接枝上親水性分子，以改善基材的親水性，該方案工藝復(fù)雜，并且處理后的基材引入碳?xì)涞仍陔娀瘜W(xué)環(huán)境下容 易遭到自由基等攻擊而降解的基團(tuán)，對復(fù)合膜在使用過程中的穩(wěn)定性留下隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種制備微孔聚四氟乙烯增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜的新工藝。采用本發(fā)明新工藝制備的復(fù)合膜具有樹脂填充度高、面電阻低，氫氣透過率低和成本低的特點(diǎn)，特別適用于質(zhì)子交換膜燃料電池。本發(fā)明首先公開了一種多孔高分子增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜的制備新方法，包括以下步驟:I)前驅(qū)體溶液的制備:將PFSA前驅(qū)體全氟磺酰氟(Perfluorinated SulfonylFluoride, PFSF)樹脂加熱溶于氟碳溶劑中，獲得疏水性的前驅(qū)體溶液；2)膜的復(fù)合:將前一步驟制備的疏水性的前驅(qū)體溶液通過浸潰、噴涂、刮涂等方法與多孔高分子基材進(jìn)行復(fù)合，干燥，獲得負(fù)載膜；3)熱處理:將前一步驟獲得的負(fù)載膜于110 200°C熱處理一段時(shí)間后自然冷卻；4)轉(zhuǎn)型處理:將熱處理后的負(fù)載膜先通過堿溶液水解轉(zhuǎn)型，再進(jìn)行酸化，即可獲得多孔高分子增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜。較優(yōu)的，步驟I)所述疏水性的前驅(qū)體溶液中，全氟磺酰氟樹脂的含量為I 20wt%。即制備時(shí)PFSF樹脂與氟碳溶劑的質(zhì)量比為I 20:80 99。更優(yōu)的，步驟I)所述疏水性前驅(qū)體溶液中，全氟磺酰氟樹脂的含量為2 15wt%。本發(fā)明的PFSA前驅(qū)體即為全氟磺酰氟樹脂。本發(fā)明所述氟碳溶劑能夠溶解PFSF樹脂，同時(shí)具有很強(qiáng)的疏水性。較優(yōu)的，所述氟碳溶劑包括全氟溶劑， 部分氟化有機(jī)溶劑以及其他含齒素有機(jī)溶劑。更優(yōu)的，所述氟碳溶劑選自六氟丙烯三聚體、全氟三丁胺、五氟苯酚或全氟(甲基十氫化萘)。步驟I)加熱溶解的溫度隨PFSA的質(zhì)子交換容量(IEC)不同有所不同，IEC越高溶解所需溫度越低，最后將所得疏水性前驅(qū)體溶液過濾除去不溶物待用。該溶解溫度的確定為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段。較優(yōu)的，步驟2)中，在將疏水性的前驅(qū)體溶液與多孔高分子基材復(fù)合之前，還需要對疏水性多孔高分子基材進(jìn)行前處理。前處理的目的在于獲得表面清潔，無雜質(zhì)附著的基材。更優(yōu)的，所述前處理具體為:將疏水性多孔高分子基材的薄膜放入無水乙醇中超聲清洗，除去膜表面吸附的雜質(zhì)，然后將膜攤平于玻璃板上或者固定在不銹鋼框架上進(jìn)行干燥，干燥后的膜再與前驅(qū)體溶液進(jìn)行復(fù)合處理。本發(fā)明步驟2)中，將前驅(qū)體溶液與多孔高分子基材復(fù)合的方法不限于浸潰，噴涂，刮涂等工藝。采用本發(fā)明方法不僅可以使疏水性前驅(qū)體溶液復(fù)合于高分子膜的表面，還可以進(jìn)入高分子膜內(nèi)的孔隙中。較優(yōu)的，步驟2)所述干燥溫度為室溫至380°C。所述室溫通常為24°C。更優(yōu)的，2)所述干燥溫度為120°C。本發(fā)明為提高樹脂負(fù)載量，步驟2)中可多次進(jìn)行膜的負(fù)載和干燥。優(yōu)選的，負(fù)載和干燥過程重復(fù)三次。較優(yōu)的，步驟3)中熱處理的時(shí)間為0.5 4h。熱處理時(shí)間隨溫度增加可以適當(dāng)減短。更優(yōu)的，步驟3)為:將步驟2)獲得的負(fù)載膜于160 180°C熱處理2h后自然冷卻。該步驟在除掉膜中殘留溶劑的同時(shí)能夠使質(zhì)子傳導(dǎo)樹脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)有效重整，提高復(fù)合膜的性能。步驟4)轉(zhuǎn)型處理所采用的堿溶液水解轉(zhuǎn)型和酸化均為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，其目的在于將復(fù)合膜堿水解并酸化后，獲得氫型復(fù)合膜。所述堿溶液為2 SM的MOH (M+為Na+，K+等)溶液；所述堿溶液水解轉(zhuǎn)型的條件為:將熱處理后的負(fù)載膜置于60 100°C的堿溶液中24 48小時(shí)。所述酸化為:將堿溶液水解處理后的負(fù)載膜浸入新鮮配置的強(qiáng)酸(如硝酸，硫酸等)溶液中進(jìn)行離子交換處理，獲得的氫型復(fù)合膜經(jīng)凈化后即為本發(fā)明的最終產(chǎn)物。例如，步驟4)可以為:將熱處理后的負(fù)載膜置于SM的NaOH溶液中80°C轉(zhuǎn)型處理24小時(shí)，獲得鈉型復(fù)合膜；在將鈉型復(fù)合膜置于3M的硝酸溶液中進(jìn)行離子交換處理，離子交換過程重復(fù)三次，凈化后得到復(fù)合膜。本發(fā)明所述的多孔高分子基材膜應(yīng)具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性，如聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯等。較優(yōu)的，所述多孔高分子基材的膜厚度為4 50微米(優(yōu)選5 20微米)；孔徑
0.05 4微米，孔隙率70% 95%。較優(yōu)的，所述多孔高分子基材選自微孔聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯多孔膜或聚四氟乙烯網(wǎng)布。更優(yōu)的，所述多孔高分子基材為微孔聚四氟乙烯膜。當(dāng)采用微孔聚四氟乙烯膜作為基材時(shí)，本發(fā)明制得的產(chǎn)品 為聚四氟乙烯增強(qiáng)PFSA復(fù)合膜(ePTFE/PFSA復(fù)合膜)。本發(fā)明采用了與ePTFE具有良好相容性的PFSA前驅(qū)體(PFSF)直接溶解于氟碳溶液中。其中，PFSA前驅(qū)體PFSF包括長側(cè)鏈(如Nafion 的前驅(qū)體)，短側(cè)鏈(如Aquiviom 的前驅(qū)體)以及二者共聚得到的全氟磺酰氟樹脂。本發(fā)明第二方面公開了采用前述方法制備的多孔高分子增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜。優(yōu)選的，所述復(fù)合膜為聚四氟乙烯增強(qiáng)全氟磺酸樹脂復(fù)合膜(ePTFE/PFSA復(fù)合膜)。本發(fā)明最后公開了前述制備方法以及其制備的多孔高分子增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜在質(zhì)子交換膜燃料電池領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明利用全氟磺酸(Perfluorosulfonic Acid, PFSA)樹脂前驅(qū)體溶液疏水性的特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)工藝親水性PFSA溶液與疏水性增強(qiáng)材料復(fù)合過程中難以相容的問題。本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有簡單有效的特點(diǎn)，特別適合于工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用，其制備的復(fù)合膜具有更低的氣孔殘留，膜中增強(qiáng)基體與質(zhì)子傳導(dǎo)樹脂結(jié)合緊密，使得其質(zhì)子傳導(dǎo)能力增強(qiáng)，氣體滲透能力降低，其電池性能表現(xiàn)達(dá)到了商業(yè)Nafioi# NRE211水平。


圖1為本發(fā)明所用PFSA前驅(qū)體溶液與ePTFE膜接觸角照片。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中，采用異丙醇/水(4: lw/w)混合溶劑制備的PFSA溶液與ePTFE膜接觸角照片。圖3為本發(fā)明所制備的ePTFE/PFSA復(fù)合膜斷面掃描電鏡圖。圖4為現(xiàn)有技術(shù)中，采用異丙醇/水(4: lw/w)混合溶劑制備的PFSA溶液與ePTFE制備的復(fù)合膜斷面掃描電鏡圖片。圖5為本發(fā)明所制的PFSA/ePTFE復(fù)合膜與現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合膜以及商業(yè)用膜NafioiW 211在質(zhì)子膜燃料電池上的極化曲線及功率密度比較圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。參照如下非限制性的實(shí)施例，可更全面的理解本發(fā)明。實(shí)施例中所用的各種商品名稱和縮寫定義如下:g克M摩爾每升Ω cm2歐姆平方厘米mA/cm2 毫安每平方厘米meq/g 毫當(dāng)量每克μ m微米ePTFE 微孔聚四氟乙烯(特氟龍)膜，上海大宮生產(chǎn)PFSA 全氟磺酸質(zhì)子交換樹脂，山東東岳集團(tuán)生產(chǎn)NaOH 氫氧化鈉，購自國藥集團(tuán)公司硝酸65-68%，購自平湖化工試劑廠H2O2 30%雙氧水，購自國藥集團(tuán)H2SO4 硫酸，購自國藥集團(tuán)氟碳溶劑山東東岳集團(tuán)生產(chǎn)乙醇無水乙醇，購自國藥集團(tuán)公司IEC1n Exchange Capacity 離子交換容量異丙醇試劑純，購自國藥集 團(tuán)公司實(shí)施例1將20g IEC=L 12摩爾/千克的PFSA前驅(qū)體樹脂溶于180g全氟(甲基十氫化萘)中，將溶液離心后取上層清液，再通過活化后的三氧化二鋁層析柱，最后過濾后得到純凈溶液。ePTFE膜用不銹鋼框架固定，并用乙醇清洗干凈后干燥，然后將用潔凈的ePTFE浸入PFSA前驅(qū)體樹脂溶液中，5分鐘后移出，置于烘箱中120度干燥5分鐘，為提高樹脂負(fù)載量，浸潰和干燥過程一般重復(fù)三次，最后將膜160度下熱處理2小時(shí)。制得的復(fù)合膜放入SM的NaOH溶液中80度反應(yīng)48小時(shí)轉(zhuǎn)型處理，轉(zhuǎn)型后膜用去離子水洗凈，隨即浸入3M硝酸3小時(shí)，每隔一小時(shí)換一次硝酸溶液。之后用5%的H2O2溶液煮I小時(shí)，浸入去離子水30分鐘，再用IM H2SO4煮一小時(shí)，去離子水清洗。干燥后得到純凈的最終產(chǎn)物。實(shí)施例2此實(shí)施例是將IOg IEC=L 12摩爾/千克的PFSA前驅(qū)體樹脂溶于190g六氟丙烯三聚體中，將溶液離心后取上層清液，再通過活化后的三氧化二鋁層析柱，最后過濾后得到純凈溶液。ePTFE膜用乙醇清洗干凈后干燥，平攤與潔凈玻璃板上，然后將用PFSA前驅(qū)體樹脂溶液噴涂其表面，置于烘箱中120度干燥5分鐘，為提高樹脂負(fù)載量，噴涂和干燥過程一般重復(fù)三次，最后將膜160度下熱處理2小時(shí)。制得的復(fù)合膜放入8M的NaOH溶液中80度反應(yīng)48小時(shí)轉(zhuǎn)型處理，轉(zhuǎn)型后膜用去離子水洗凈，隨即浸入3M硝酸3小時(shí)，每隔一小時(shí)換一次硝酸溶液。之后用5%的H2O2溶液煮I小時(shí)，浸入去離子水30分鐘，再用IM H2SO4煮一小時(shí)，去離子水清洗。干燥后得到純凈的最終產(chǎn)物。實(shí)施例3此實(shí)施例是將5g IEC=L 12摩爾/千克的PFSA前驅(qū)體樹脂溶于195g六氟丙烯三聚體中，將溶液離心后取上層清液，再通過活化后的三氧化二鋁層析柱，最后過濾后得到純凈溶液。ePTFE膜用不銹鋼框架固定，并用乙醇清洗干凈后干燥，然后將用潔凈的ePTFE浸入PFSA前驅(qū)體樹脂溶液中，5分鐘后移出，置于烘箱中120度干燥5分鐘，為提高樹脂負(fù)載量，浸潰和干燥過程一般重復(fù)三次，最后將膜160度下熱處理2小時(shí)。制得的復(fù)合膜放入8M的NaOH溶液中80度反應(yīng)48小時(shí)轉(zhuǎn)型處理，轉(zhuǎn)型后膜用去離子水洗凈，隨即浸入3M硝酸3小時(shí)，每隔一小時(shí)換一次硝酸溶液。之后用5%的H2O2溶液煮I小時(shí)，浸入去離子水30分鐘，再用IM H2SO4煮一小時(shí)，去離子水清洗。干燥后得到純凈的最終產(chǎn)物。實(shí)施例4
此實(shí)施例是將4g IEC=L 01摩爾/千克的PFSA前驅(qū)體樹脂溶于196g五氟苯酚中，將溶液離心后取上層清液，再通過活化后的三氧化二鋁層析柱，最后過濾后得到純凈溶液。ePTFE膜用不銹鋼框架固定，并用乙醇清洗干凈后干燥，然后將用潔凈的ePTFE浸入PFSA前驅(qū)體樹脂溶液中，5分鐘后移出，置于烘箱中120度干燥5分鐘，為提高樹脂負(fù)載量，浸潰和干燥過程一般重復(fù)三次，最后將膜160度下熱處理2小時(shí)。制得的復(fù)合膜放入8M的NaOH溶液中80度反應(yīng)48小時(shí)轉(zhuǎn)型處理，轉(zhuǎn)型后膜用去離子水洗凈，隨即浸入3M硝酸3小時(shí)，每隔一小時(shí)換一次硝酸溶液。之后用5%的H2O2溶液煮I小時(shí)，浸入去離子水30分鐘，再用IMH2SO4煮一小時(shí)，去離子水清洗。干燥后得到純凈的最終產(chǎn)物。實(shí)施例5此實(shí)施例是將30g IEC=L 34摩爾/千克的PFSA前驅(qū)體樹脂溶于170g全氟三丁胺中，將溶液離心 后取上層清液，再通過活化后的三氧化二鋁層析柱，最后過濾后得到純凈溶液。將潔凈的ePTFE膜平攤固定在潔凈的玻璃板上，然后將一定量PFSA前驅(qū)體樹脂溶液倒在ePTFE膜上，用刮刀來回掛涂數(shù)次，置于烘箱中120度干燥5分鐘，為提高樹脂負(fù)載量，涂覆和干燥過程一般重復(fù)三次，最后將膜160度下熱處理2小時(shí)。制得的復(fù)合膜放入8M的NaOH溶液中80度反應(yīng)48小時(shí)轉(zhuǎn)型處理，轉(zhuǎn)型后膜用去離子水洗凈，隨即浸入3M硝酸3小時(shí)，每隔一小時(shí)換一次硝酸溶液。之后用5%的H2O2溶液煮I小時(shí)，浸入去離子水30分鐘，再用IM H2SO4煮一小時(shí)，去離子水清洗。干燥后得到純凈的最終產(chǎn)物。實(shí)施例6
將本發(fā)明新工藝制備的復(fù)合膜與現(xiàn)有技術(shù)的PFSA溶液直接復(fù)合法(采用異丙醇/水=4: lw/w混合溶劑制備的PFSA溶液)制備的膜以及商業(yè)用膜Nafion NRE211的主要性能比較，膜材料的主要性能比較結(jié)果如表I所示。實(shí)施例4中疏水性前驅(qū)體溶液與ePTFE的接觸角如圖1所示，復(fù)合膜斷面如圖3所示；作為對比，現(xiàn)有技術(shù)方法獲得的相同濃度下的PFSA溶液(采用異丙醇/水=4: lw/w混合溶劑制備的PFSA溶液)與ePTFE的接觸角如圖2所示，其復(fù)合膜斷面如圖4所示。本發(fā)明實(shí)施例4制備的復(fù)合膜(PFSF溶液復(fù)合膜)與現(xiàn)有技術(shù)的PFSA溶液直接復(fù)合法(采用異丙醇/水=4: lw/w混合溶劑制備的PFSA溶液)制備的膜，以及商業(yè)用膜Nafion NRE211的電池性能表現(xiàn)如圖5所示。表I復(fù)合膜的主要性能參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種多孔高分子增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟: 1)前驅(qū)體溶液的制備:將PFSA前驅(qū)體全氟磺酰氟樹脂加熱溶于氟碳溶劑中，獲得疏水性的前驅(qū)體溶液； 2)膜的復(fù)合:將前一步驟制備的疏水性的前驅(qū)體溶液通過浸潰、噴涂或刮涂的方法與多孔高分子基材進(jìn)行復(fù)合，干燥，獲得負(fù)載膜； 3)熱處理:將前一步驟獲得的負(fù)載膜于110 200°C熱處理一段時(shí)間后自然冷卻； 4)轉(zhuǎn)型處理:將熱處理后的負(fù)載膜先通過堿溶液水解轉(zhuǎn)型，再進(jìn)行酸化，即可獲得多孔高分子增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟I)所述疏水性的前驅(qū)體溶液中，全氟磺酰氟樹脂的含量為I 20wt%。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氟碳溶劑包括全氟溶劑和部分氟化有機(jī)溶劑。
4.如權(quán)利要求1或3任一權(quán)利要求所述的制備方法，其特征在于，所述氟碳溶劑選自六氟丙烯三聚體、全氟三丁胺、五氟苯 酚或全氟(甲基十氫化萘)。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中熱處理的時(shí)間為0.5 4h。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述多孔高分子基材選自微孔聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯多孔膜或聚四氟乙烯網(wǎng)布。
7.—種多孔高分子增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜，為采用權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述方法制備獲得。
8.如權(quán)利要求7所述的多孔高分子增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜，其特征在于，所述復(fù)合膜為聚四氟乙烯增強(qiáng)全氟磺酸樹脂復(fù)合膜。
9.權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述制備方法、權(quán)利要求7或8任一權(quán)利要求所述多孔高分子增強(qiáng)的全氟磺酸樹脂復(fù)合膜在質(zhì)子交換膜燃料電池領(lǐng)域的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及高分子復(fù)合膜材料領(lǐng)域，具體涉及一種質(zhì)子交換膜燃料電池用高分子膜的制備新方法。本發(fā)明利用全氟磺酸樹脂前驅(qū)體溶液疏水性特點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)工藝直接將親水性PFSA溶液與疏水性增強(qiáng)材料復(fù)合過程中產(chǎn)生的相容性問題，成功制備出了高性能的多孔高分子增強(qiáng)的PFSA復(fù)合膜。其制備方法包括1)PFSA前驅(qū)體溶液的制備；2)前驅(qū)體溶液與增強(qiáng)材料的復(fù)合；3)負(fù)載膜的熱處理；4)轉(zhuǎn)型及凈化處理獲得多孔高分子增強(qiáng)的PFSA復(fù)合膜。本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有簡單有效的特點(diǎn)，特別適合于工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用，其制備的復(fù)合膜質(zhì)子傳導(dǎo)能力強(qiáng)，阻氣體滲透能力強(qiáng)，電池性能表現(xiàn)達(dá)到了商業(yè)Nafion NRE211水平。
文檔編號H01M8/10GK103159973SQ20131010958
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者張永明, 楊立濱, 袁望章 申請人:上海交通大學(xué)