[发明专利]一种燃料电池用的高温质子交换膜及制备方法

权利要求书

1.一种高温质子交换膜燃料电池用均相共混膜的制备方法，其特征在于包括：

将具有耐化学腐蚀性和热稳定性的工程塑料类骨架聚合物溶解于适当溶剂(如N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO))中，得到聚合物浓度为1～15wt％的第一种透明聚合物溶液；

将具有耐化学腐蚀性和热稳定性的侧链带有N-杂环的功能聚合物溶于上述适当溶剂中，得到聚合物浓度为1～15wt％的一种第二透明聚合物溶液；

将上述第一透明聚合物溶液与第二种透明聚合物溶液混合，搅拌均匀后在洁净的基体上进行成膜处理，从而得到均相透明共混膜。

2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于进一步包括：

将所述均相透明共混膜在一定浓度磷酸、杂多酸或者两者的混合物溶液中浸泡预定时间，

取出所述均相透明共混膜，擦去表面残留的附着酸，从而得到具有高的高温质子导电性的高温质子交换膜。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述具有耐化学腐蚀性和热稳定性的工程塑料类骨架聚合物是从由聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSF)、聚芳砜(PASF)、酚酞型聚醚砜(PES-C)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(HFP-PVDF)组成的组中选出的一种和/或它们中的两或多种组成的混合物。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：

所述具有耐化学腐蚀性和热稳定性的侧链带有N-杂环的功能聚合物是从由聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯基吡啶(P4VP)组成的组中选出的一种和/或它们中的两或多种组成的混合物。

5.根据权利要求1-4中的任何一项所述的制备方法，其特征在于：

所述溶剂是从由N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)组成的组中选出的一种或者其中的两种的混合溶剂。

6.根据权利要求1-4中的任何一项所述的制备方法，其特征在于：所述在洁净的基体上成膜处理是在50-120℃温度下进行干燥和/或挥发溶剂的处理，其成膜时间为10-24小时；

所述高温质子交换膜中工程塑料类骨架聚合物的质量百分含量为20～80wt％；

所述功能聚合物的质量百分含量为20～80wt％；

所述成膜处理为溶液浇铸法或流延法；

所述耐高温均相共混膜的质子化处理过程中所采用的酸为磷酸、杂多酸或者它们两者的混合物；

所述杂多酸为具有质子交换功能的H₃AB₁₂O₄₀化合物，其中，A＝P、Si或As，B＝W、Mo或V。

7.根据权利要求1所述的高温质子交换膜及制备方法，其特征在于：所述磷酸、杂多酸或者两者的混合物的质量浓度为10～85％。

8.根据权利要求2所述高温质子交换膜及制备方法，其特征在于：将所述均相透明共混膜在一定浓度磷酸、杂多酸或者两者的混合物溶液中浸泡的所述预定时间依据质子交换膜中功能组分含量和酸处理液的浓度的不同而在3-48小时的范围内变化。

9.一种高温质子交换膜，其特征在于所述高温质子交换膜是用1-8中的任何一项所述的制备方法制备的。

10.根据权利要求9所述的高温质子交换膜，其特征在于：所述高温质子交换膜可用作高温质子交换膜燃料电池的电解质隔膜和/或高温水电解器、高温电池、超级电容器等器件的隔膜。