[发明专利]直接甲醇燃料电池用的阻醇膜及其制法

权利要求书

1.一种直接甲醇燃料电池用的阻醇膜，其特征在于：所述阻醇膜是由Nafion膜和Nafion膜上通过静电吸附的复合层构成，其中，复合层是由吸附在Nafion膜表面的带正电的聚二烯丙基二甲基氯化铵的阳离子和带负电的氧化石墨烯，通过静电自组装的方法，形成的复合层。

2.如权利要求1所述的阻醇膜，其特征在于：所述复合层为单层的吸附在Nafion膜表面的带正电的聚二烯丙基二甲基氯化铵的阳离子和单层的带负电的氧化石墨烯形成的复合层，或由吸附在Nafion膜表面的带正电的聚二烯丙基二甲基氯化铵的阳离子和带负电的氧化石墨烯层层交替吸附形成的复合层。

3.如权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用的阻醇膜的制备方法，包括步骤：

(1)Nafion膜的预处理

Ia、将Nafion膜裁成所需大小，置于3～5wt.％H₂O₂水溶液中煮1～2h；

Ib、用超纯水冲洗后，用0.5～1M H₂SO₄煮1～2h；

Ic、再用超纯水冲洗，得到膜A；

(2)氧化石墨烯的制备

IIa、将K₂S₂O₈、P₂O₅、浓H₂SO₄的混合物，油浴加热至50～120℃后，加入天然鳞片石墨粉，待反应物完全变为蓝黑色时停止加热；

其中，K₂S₂O₈、P₂O₅、浓H₂SO₄和天然鳞片石墨粉这四种反应物的用量比为5～20g∶10～28g∶50～150mL∶5～20g；

IIb、用超纯水稀释，过滤反应物，直至滤液呈中性，凉干，得膨胀石墨；

IIc、将膨胀石墨研磨后，在冰浴条件下依次加入浓H₂SO₄和KMnO₄进行强氧化反应2～10小时，得氧化石墨后，注入超纯水稀释后，滴加双氧水，抽滤并离心；

IId、使用超声波对上述氧化石墨进行震荡剥落，得分散液后，离心，去除未剥落的氧化石墨，最终得到氧化石墨烯水分散液；

(3)阻醇膜的制备

IIIa、将步骤(1)制备的膜A置于10mM～1M的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中浸泡2～30分钟后，用去离子水冲洗，晾干，得到膜B；

IIIb、将膜B置于步骤(2)制备的氧化石墨烯水分散液中浸泡1～60分钟后，用去离子水冲洗，晾干，得到阻醇膜。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)的IIa中，天然鳞片石墨粉为干燥的天然鳞片石墨粉，其粒径小于45μm；

IIc中，当K₂S₂O₈使用5～20g时，浓H₂SO₄的量为80～200mL，KMnO₄的加入量为10～50g； 双氧水的用量为10～50mL；

IId中，使用100W超声波；离心的转速为3500～4500rpm。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，还包括步骤：

IIIc、重复步骤IIIa和IIIb，得到多层吸附的阻醇膜。

6.如权利要求1所述的直接甲醇燃料电池用的阻醇膜的应用，其特征在于：应用于制备直接甲醇燃料电池的膜电极集合体中。

7.如权利要求6所述的直接甲醇燃料电池用的膜电极集合体，其特征在于，包括：

阴极扩散层，包括：作为阴极支撑层的碳纸，及其该碳纸表面形成的阴极微孔层；阳极

扩散层，包括：作为阳极支撑层的碳纸，及其该碳纸表面形成的阳极微孔层；

阴极微孔层表面形成的阴极催化层；

阳极微孔层表面形成的阳极催化层；以及

阻醇膜，且阴极催化层和阳极催化层位于阻醇膜的两侧。