技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池堿性陰離子交換膜材料領(lǐng)域，特別是涉及一種燃料電池用堿性陰離子交換復(fù)合膜及制備方法。

背景技術(shù)：

燃料電池具有效率高、噪聲低、無污染、燃料多樣、壽命長、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)，吸引了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。在所有燃料電池中，質(zhì)子交換膜燃料電池因具有高能量轉(zhuǎn)換效率，高比功率，環(huán)境友好，低工作溫度等，是近年來發(fā)展最快的一類燃料電池。常見的質(zhì)子交換膜是Nafion系列膜，該膜化學(xué)穩(wěn)定性好，質(zhì)子導(dǎo)通能力強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異，但仍存在一些問題：膜的制備工藝復(fù)雜，合成條件苛刻，使用貴重惰性金屬鉑金作為催化劑，電池成本較高，甲醇透過率較高，因此，成本較高和甲醇透過率較高等問題是限制質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)大規(guī)模應(yīng)用的最大障礙。

針對上述問題，很多研究者轉(zhuǎn)向采用陰離子交換膜來代替質(zhì)子交換膜，制備堿性陰離子交換膜燃料電池。它除了具有質(zhì)子交換膜燃料電池高比功率、高發(fā)電效率、啟動快以及環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)外，還解決了質(zhì)子交換膜燃料電池存在的甲醇透過率高，成本較高的缺點(diǎn)。

堿性陰離子交換膜是堿性陰離子交換膜燃料電池的核心部件，在電池運(yùn)行過程中起著隔離陰陽兩極及傳遞氫氧根離子的作用。燃料電池對陰離子交換膜的要求：較高的離子活性及其離子傳導(dǎo)性，較高的機(jī)械強(qiáng)度，較高的水合能力，對燃料及氧化劑有良好的隔離作用，低的甲醇透過性，較低的制作成本等。

陰離子交換膜一般選用含氟或具有全芳結(jié)構(gòu)的材料。如部分氟化聚苯乙烯、殼聚糖、聚酰亞胺、聚乙烯基咪唑、聚醚砜、聚醚酮、聚環(huán)氧氯丙烷等?！綜hemistry of Materials, 2007, 19: 2686-2693】報(bào)道了用乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)與對氯甲基苯乙烯共聚的方法制備聚苯乙烯類樹脂，采用三甲胺作為季銨化試劑在聚合物中的氯甲基上接枝三甲胺，制備陰離子交換膜，傳導(dǎo)率達(dá)到34 mScm-l，該方法提高了聚合物的機(jī)械性能，但該類聚合物缺少親水性基團(tuán)，水合性能較差，且對氯甲基苯乙烯價格較為高昂。中國專利CN102104156A公開了以聚四氟乙烯為基體材料，過氧化苯甲酰為引發(fā)劑，二乙烯苯為交聯(lián)劑，進(jìn)行季胺化反應(yīng)，經(jīng)簡化后得到堿性陰離子交換膜，該方法簡單、高效、節(jié)省原料，但該膜的離子傳導(dǎo)率較低，且膜的化學(xué)穩(wěn)定性較差。中國專利CN101274226A公開了一種聚合物陰離子交換膜的方法，該方法包括聚合物的氯甲基化，季胺化和成膜過程，該方法提高了膜的離子交換容量及離子傳導(dǎo)率，但膜的機(jī)械強(qiáng)度及穩(wěn)定性不足。因此陰離子交換膜面臨的挑戰(zhàn)主要在于膜的傳導(dǎo)率低和穩(wěn)定性差。這就為我們進(jìn)一步探索研究堿性陰離子交換膜指明了方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)，提供一種燃料電池用堿性陰離子交換復(fù)合膜及制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種燃料電池用堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）制備納米TiO₂：取2g鈦白粉粉末加入到的100ml濃度為10mol/L的NaOH溶液中，攪拌均勻，隨后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，溫度120-200℃，反應(yīng)時間10-24h，反應(yīng)結(jié)束后洗滌，干燥，即得到納米TiO₂粒子；

（2）制備TiO₂/PVA紡絲溶液：將PVA粉末溶于去離子水中，于90℃下加熱磁力攪拌2h，得到PVA儲備液；取納米TiO₂均勻分散到PVA溶液中，得到TiO₂/PVA紡絲溶液；

（3）靜電紡絲制備TiO₂/PVA膜基體材料：將TiO₂/PVA紡絲溶液進(jìn)行靜電紡絲，經(jīng)洗滌，干燥后得到TiO₂/PVA膜基體材料；

（4）堿性陰離子交換膜的制備：將TiO₂/PVA膜基體材料，加入季胺堿，用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系的pH為8-10，恒溫?cái)嚢?，最后進(jìn)行堿化預(yù)處理，經(jīng)洗滌干燥后得到堿性陰離子交換膜；

（5）堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備：將細(xì)菌纖維素粉末溶于4-甲基嗎啉-N-氧化物中，得到細(xì)菌纖維素溶液，將細(xì)菌纖維素溶液刷在步驟（4）得到的堿性陰離子交換膜上，經(jīng)熱壓，得到具有類似“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。

進(jìn)一步方案，所述步驟（1）中鈦白粉與NaOH的質(zhì)量比為1:20，NaOH溶液的濃度為10mol/L。

進(jìn)一步方案，所述步驟（2）中PVA儲備液中PVA的濃度為5-15%，TiO₂/PVA紡絲溶液中納米TiO₂的濃度為1-5%。

進(jìn)一步方案，所述步驟（3）中靜電紡絲條件為：紡絲溫度為30-45℃，濕度為25%-40%RH，紡絲電壓設(shè)為15-35kv，擠出速率為0.01-0.03ml/min，接收距離為10-25cm。

進(jìn)一步方案，所述步驟（4）中的季胺堿為3-氯-2-羥丙基-3-甲基氯化銨，攪拌速率為50-150rpm，攪拌反應(yīng)時間為4-20h，反應(yīng)溫度為45-70℃，PVA與季胺堿的摩爾比為1:1-2.5，堿化預(yù)處理中堿為NaOH溶液，所述堿濃度為1-2mol/L，堿化時間為10-15h。

進(jìn)一步方案，所述步驟（5）中細(xì)菌纖維素濃度為1-2%，熱壓溫度為50-80℃，熱壓時間為2-5h。

本發(fā)明還提供一種燃料電池用堿性陰離子交換復(fù)合膜。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：

（1）采用可控性強(qiáng)的靜電紡絲技術(shù)制備的PVA膜比表面積大，質(zhì)量高，孔隙率大，膜厚度易于控制，導(dǎo)通OH^-的阻力更小，更適于做電池材料。

（2）利用PVA膜中含有的大量羥基，可以與同時含環(huán)氧基團(tuán)和季胺基團(tuán)（本身含有季胺基團(tuán)或者通過反應(yīng)可以被轉(zhuǎn)化為季胺基團(tuán)）的雙官能團(tuán)小分子反應(yīng)，通過在聚合物中引入季胺型陽離子，經(jīng)過離子交換后可有效地進(jìn)行OH^-的傳導(dǎo)，增加其離子傳導(dǎo)性。

（3）通過在堿性膜上負(fù)載TiO₂納米粒子提高了膜的化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性及柔韌性。

（4）將細(xì)菌纖維素材料涂覆到上述交換膜中，不僅可以防止電池使用過程中發(fā)生的陰陽兩極氣體的滲漏問題，而且由于細(xì)菌纖維素材料的楊氏模量高，保濕性能強(qiáng)、熱穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度高，有效的防止了離子交換膜在運(yùn)行過程中的不穩(wěn)定易分解問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明靜電紡絲裝置圖。

其中：1-高壓電源，2-電流計(jì)，3-注射器，4-紡絲溶液，5-注射泵，6-升降臺，7-紡絲射流，8-收集裝置。

圖2是實(shí)施例1堿性陰離子交換復(fù)合膜宏觀圖。

其中：第一層和第三層為細(xì)菌纖維素膜，第二層為TiO₂/PVA/CHPTAC-OH膜。

圖3是實(shí)施例1堿性陰離子交換復(fù)合膜的離子電導(dǎo)率圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本發(fā)明如無特別說明，“%”均指代質(zhì)量百分比。

實(shí)施例1

一種燃料電池堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟：

1、制備納米TiO₂：將2g粗的鈦白粉粉末加入到100mL濃度為10mol/L的NaOH溶液中，磁力攪拌30min混合均勻。然后將上述預(yù)處理的鈦白粉轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，120℃下反應(yīng)10h。隨后取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的二氧化鈦放入0.1mol/L的HCl溶液中浸潤2h，然后再超聲60min，用去離子水洗滌至中性，即得到納米TiO₂。

2、TiO₂/PVA紡絲溶液的制備：將PVA粉末溶于去離子水中，于90℃下加熱磁力攪拌2h，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的PVA儲備液，取納米TiO₂均勻分散到PVA溶液中，得到TiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的TiO₂/PVA紡絲溶液。

3、靜電紡絲制備TiO₂/PVA膜基體材料：將TiO₂/PVA紡絲溶液于20ml的注射器中，調(diào)整紡絲溫度為30℃，濕度為25% RH，紡絲電壓設(shè)為20kv，擠出速率為0.01ml/min，接收距離為10cm，對共混液進(jìn)行靜電紡絲，經(jīng)洗滌，冷凍干燥后得到TiO₂/PVA膜基體材料。靜電紡絲裝置如圖1所示。

4、堿性陰離子交換膜的制備：按3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與PVA摩爾比2:1稱取樣品，用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系的pH到8，50℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)4h，攪拌速率為100rpm，然后將該膜在1mol/L的NaOH溶液中浸泡10h，進(jìn)行堿化預(yù)處理，最后用去離子水洗滌至中性，得到堿性陰離子交換膜。

5、堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備：取細(xì)菌纖維素粉末溶于4-甲基嗎啉-N-氧化物中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的細(xì)菌纖維素溶液，將細(xì)菌纖維素溶液涂刷在堿性陰離子交換膜上，60℃熱壓2h后，得到具有類似“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。復(fù)合膜的宏觀圖片如圖2所示。

實(shí)施例2

一種燃料電池堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟：

1、制備納米TiO₂：將2g粗的鈦白粉粉末加入到100ml濃度為10mol/L的NaOH溶液中，磁力攪拌30min混合均勻。然后將上述預(yù)處理的鈦白粉轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，200℃下反應(yīng)12h。隨后取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的二氧化鈦放入0.1mol/L的HCl中浸潤2h，然后再超聲60min，用去離子水洗滌至中性，即得到TiO₂納米粒子。

2、TiO₂/PVA紡絲溶液的制備：將PVA粉末溶于去離子水中，于90℃下加熱磁力攪拌2h，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的PVA儲備液，取納米TiO₂均勻分散到PVA溶液中，得到TiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的TiO₂/PVA紡絲溶液。

3、靜電紡絲法制備TiO₂/PVA膜基體材料：將TiO₂/PVA紡絲溶液于20ml的注射器中，調(diào)整紡絲溫度為35℃，濕度為25%RH，紡絲電壓設(shè)為15kv，擠出速率為0.01ml/min，接收距離為10cm，對共混液進(jìn)行靜電紡絲，經(jīng)洗滌，冷凍干燥后得到TiO₂/PVA膜基體材料。

4、堿性陰離子交換膜的制備：按3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與PVA摩爾比1.5:1稱取樣品，用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系的pH到9，65℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)8h，攪拌速率為80rpm，然后將該膜在1.5mol/L的NaOH溶液中浸泡12h，進(jìn)行堿化預(yù)處理，最后用去離子水洗滌至中性，得到堿性陰離子交換膜。

5、堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備：將纖維素細(xì)菌粉末溶于4-甲基嗎啉-N-氧化物中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的細(xì)菌纖維素溶液，將細(xì)菌纖維素溶液涂刷在堿性陰離子交換膜上，60℃熱壓3h后，得到具有類似“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。

實(shí)施例3

一種燃料電池堿性陰離子交換復(fù)合膜材料的制備方法，包括以下步驟：

1、制備納米TiO₂：將2g粗的鈦白粉粉末加入到100ml濃度為10mol/L的NaOH溶液中，磁力攪拌30min混合均勻。然后將上述預(yù)處理的鈦白粉轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，180℃下反應(yīng)15h。隨后取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的二氧化鈦放入0.1mol/L的HCl中浸潤2h，然后再超聲60min，用去離子水洗滌至中性，即得到TiO₂納米粒子。

2、TiO₂/PVA靜電紡絲液的制備：取PVA粉末溶于去離子水中，于90℃下加熱磁力攪拌2h，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的PVA儲備液。取一定量的納米TiO₂，均勻分散到PVA溶液中，得到TiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的TiO₂/PVA的紡絲溶液。

3、靜電紡絲制備TiO₂/PVA膜基體材料：將TiO₂/PVA的紡絲溶液于20ml的注射器中，調(diào)整紡絲溫度為30℃，濕度為25%RH，紡絲電壓設(shè)為30kv，擠出速率為0.02ml/min，接收距離為15cm，對共混液進(jìn)行靜電紡絲，經(jīng)洗滌，冷凍干燥后得到TiO₂/PVA膜基體材料。

4、堿性陰離子交換膜的制備：按3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與PVA摩爾比1:1稱取樣品，用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系的pH到10，65℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)5h，攪拌速率為50rpm，然后將該膜在2mol/L的NaOH溶液中浸泡15h，進(jìn)行堿化預(yù)處理，最后用去離子水洗滌至中性，得到堿性陰離子交換膜。

5、堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備：取細(xì)菌纖維素粉末溶于4-甲基嗎啉-N-氧化物中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的細(xì)菌纖維素溶液，將細(xì)菌纖維素溶液涂刷在堿性陰離子交換膜上，60℃熱壓2h后，得到具有類似“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。

實(shí)施例4

一種燃料電池堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟：

1、制備納米TiO₂：將2g粗的鈦白粉粉末加入到100ml濃度為10mol/L的NaOH溶液中，磁力攪拌30min混合均勻。然后將上述預(yù)處理的鈦白粉轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，120℃下反應(yīng)24h。隨后取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的二氧化鈦放入0.1mol/L的HCl中浸潤2h，然后再超聲60min，用去離子水洗滌至中性，即得到TiO₂納米粒子。

2、TiO₂/PVA紡絲溶液的制備：取PVA粉末溶于去離子水中，于90℃下加熱磁力攪拌2h，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的PVA儲備液。取納米TiO₂均勻分散到PVA溶液中，得到TiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的TiO₂/PVA紡絲溶液。

3、靜電紡絲制備TiO₂/PVA膜基體材料：將TiO₂/PVA紡絲溶液于20ml的注射器中，調(diào)整紡絲溫度為40℃，濕度為25%RH，紡絲電壓設(shè)為20kv，擠出速率為0.03ml/min，接收距離為15cm，對共混液進(jìn)行靜電紡絲，經(jīng)洗滌，冷凍干燥后得到TiO₂/PVA膜基體材料。

4、堿性陰離子交換膜的制備：按3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與PVA摩爾比2.5:1稱取樣品，用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系的pH到9.5，70℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)10h，攪拌速率為150rpm，然后將該膜在1mol/L的NaOH溶液中浸泡15h，進(jìn)行堿化預(yù)處理，最后用去離子水洗滌至中性，得到堿性陰離子交換膜。

5、堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備：取細(xì)菌纖維素粉末溶于4-甲基嗎啉-N-氧化物中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的細(xì)菌纖維素溶液，將細(xì)菌纖維素溶液涂刷在堿性陰離子交換膜上，70℃熱壓3h后，得到具有類似“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。

實(shí)施例5

一種燃料電池堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟：

1、制備納米TiO₂：將2g粗的鈦白粉粉末加入到100ml濃度為10mol/L的NaOH溶液中，磁力攪拌30min混合均勻。然后將上述預(yù)處理的鈦白粉轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，150℃下反應(yīng)20h。隨后取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的二氧化鈦放入0.1mol/L的HCl中浸潤2h，然后再超聲60min，用去離子水洗滌至中性，即得到TiO₂納米粒子。

2、TiO₂/PVA靜電紡絲液的制備：取一定量的PVA粉末，溶于一定量的去離子水中，于90℃下加熱磁力攪拌2h，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的PVA儲備液。取一定量的納米TiO₂，均勻分散到PVA溶液中，得到TiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的TiO₂/PVA的紡絲溶液。

3、靜電紡絲法制備TiO₂/PVA膜基體材料：將TiO₂/PVA紡絲溶液于20ml的注射器中，調(diào)整紡絲溫度為40℃，濕度為35%RH，紡絲電壓設(shè)為35kv，擠出速率為0.02ml/min，接收距離為25cm，對共混液進(jìn)行靜電紡絲，經(jīng)洗滌，冷凍干燥后得到TiO₂/PVA膜基體材料。

4、堿性陰離子交換膜的制備：按3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與PVA摩爾比1.2:1稱取樣品，用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系的pH到8.5，65℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)15h，攪拌速率為120rpm，然后將該膜在2mol/L的NaOH溶液中浸泡10h，進(jìn)行堿化預(yù)處理，最后用去離子水洗滌至中性，得到堿性陰離子交換膜。

5、堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備：將纖維素細(xì)菌粉末溶于4-甲基嗎啉-N-氧化物中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的細(xì)菌纖維素溶液，將細(xì)菌纖維素溶液涂刷在堿性陰離子交換膜上，50℃熱壓4h后，得到具有類似“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。實(shí)施例6

一種燃料電池堿性陰離子交換復(fù)合膜材料的制備方法，包括以下步驟：

1、制備納米TiO₂：將2g粗的鈦白粉粉末加入到100ml濃度為10mol/L的NaOH溶液中，磁力攪拌30min混合均勻。然后將上述預(yù)處理的鈦白粉轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，190℃下反應(yīng)18h。隨后取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的二氧化鈦放入0.1mol/L的HCl中浸潤2h，然后再超聲60min，用去離子水洗滌至中性，即得到TiO₂納米粒子。

2、TiO₂/PVA靜電紡絲液的制備：取PVA粉末溶于去離子水中，于90℃下加熱磁力攪拌2h，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的PVA儲備液。取納米TiO₂均勻分散到PVA溶液中，得到TiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的TiO₂/PVA紡絲溶液。

3、靜電紡絲制備TiO₂/PVA膜基體材料：將TiO₂/PVA紡絲溶液于20ml的注射器中，調(diào)整紡絲溫度為35℃，濕度為40%RH，紡絲電壓設(shè)為20kv，擠出速率為0.01ml/min，接收距離為20cm，對共混液進(jìn)行靜電紡絲，經(jīng)洗滌，冷凍干燥后得到TiO₂/PVA膜基體材料。

4、堿性陰離子交換膜的制備：按3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與PVA摩爾比1.2:1稱取樣品，用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系的pH到9，65℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)20h，攪拌速率為60rpm，然后將該膜在1.5mol/L的NaOH溶液中浸泡13h，進(jìn)行堿化預(yù)處理，最后用去離子水洗滌至中性，得到堿性陰離子交換膜。

5、堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備：取細(xì)菌纖維素粉末溶于4-甲基嗎啉-N-氧化物中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的細(xì)菌纖維素溶液，將細(xì)菌纖維素溶液涂刷在堿性陰離子交換膜上，60℃熱壓5h后，得到具有類似“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。

實(shí)施例7

一種燃料電池堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟：

1、制備納米TiO₂：將2g粗的鈦白粉粉末加入到100ml濃度為10mol/L的NaOH溶液中，磁力攪拌30min混合均勻。然后將上述預(yù)處理的鈦白粉轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，140℃下反應(yīng)16h。隨后取出反應(yīng)釜，反應(yīng)后的二氧化鈦放入0.1mol/L的HCl中浸潤2h，然后再超聲60min，用去離子水洗滌至中性，即得到TiO₂納米粒子。

2、TiO₂/PVA靜電紡絲液的制備：取PVA粉末溶于去離子水中，于90℃下加熱磁力攪拌2h，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的PVA儲備液。取納米TiO₂均勻分散到PVA溶液中，得到TiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的TiO₂/PVA紡絲溶液。

3、靜電紡絲制備TiO₂/PVA膜基體材料：將TiO₂/PVA紡絲溶液于20ml的注射器中，調(diào)整紡絲溫度為35℃，濕度為30% RH，紡絲電壓設(shè)為25kv，擠出速率為0.03ml/min，接收距離為20cm，對共混液進(jìn)行靜電紡絲，經(jīng)洗滌，冷凍干燥后得到TiO₂/PVA膜基體材料。

4、堿性陰離子交換膜的制備：按3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨與PVA摩爾比1.2:1稱取樣品，用2mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)體系的pH到10，45℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)5h，攪拌速率為90rpm，然后將該膜在1mol/L的NaOH溶液中浸泡10h，進(jìn)行堿化預(yù)處理，最后用去離子水洗滌至中性，得到堿性陰離子交換膜。

5、堿性陰離子交換復(fù)合膜的制備：取細(xì)菌纖維素粉末溶于4-甲基嗎啉-N-氧化物中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的細(xì)菌纖維素溶液，將細(xì)菌纖維素溶液涂刷在堿性陰離子交換膜上，80℃熱壓2h后，得到具有類似“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。

通過上述實(shí)施例可知，本發(fā)明的所述的靜電紡絲技術(shù)制備燃料電池堿性陰離子交換膜材料具有如下特點(diǎn)：（1）通過靜電紡絲法（圖1）制備的膜基體的比表面積大，質(zhì)量高，孔隙率大，膜厚度易于控制，這就使得該膜與季胺離子基團(tuán)的作用更強(qiáng)，增加離子傳導(dǎo)性，通過圖3可以看出膜的離子電導(dǎo)率在80℃時達(dá)到0.02S/cm。（2）通過采用細(xì)菌纖維素澆注，構(gòu)造“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜，如圖2所示，增加膜的機(jī)械強(qiáng)度及穩(wěn)定性，同時細(xì)菌纖維素的精細(xì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)也可以防止電池使用過程中發(fā)生的陰陽兩極氣體的滲漏問題，從而提高電池的電化學(xué)性能。