[发明专利]一种氢氯燃料电池用复合超滤或纳滤膜及其制备和应用

权利要求书

1.一种氢氯燃料电池用复合超滤或纳滤膜，其特征在于：

其是由高分子聚合物基底和带负电的聚合物填料制备的复合超滤或纳滤膜，填料均匀分布于基底内；超滤或纳滤膜中带负电聚合物填料质量分数为0.5-20wt.％。

2.按照权利要求1所述的复合超滤或纳滤膜，其特征在于：

所用高分子聚合物是对盐酸或氯气具有良好耐受性的聚偏四氟乙烯（PVDF）、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）、杂萘联苯聚醚酮（PPEK）、聚砜（PSF）或者聚醚砜（PES）；

带负电荷聚合物主要是磺化聚合物材料中的磺化聚醚或磺化聚砜。

3.按照权利要求2所述的复合超滤或纳滤膜，其特征在于：

聚偏四氟乙烯（PVDF）、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）、杂萘联苯聚醚酮（PPEK）、聚砜（PSF）或者聚醚砜（PES）分子量为10000-100000g mol^-1；

磺化聚醚或磺化聚砜为磺化聚醚酮、磺化聚醚醚酮、磺化聚砜或磺化聚醚砜，磺化度为20％-90％，分子量为10000-100000g mol^-1。

4.按照权利要求1或2所述的复合超滤或纳滤膜，其特征在于：

所述复合超滤或纳滤膜是不对称形态结构的多孔膜，其由致密皮层和疏松多孔基层构成，是指由同样材质构成的不对称形态结构的多孔膜为一侧的孔隙率和孔径均小于另一侧的孔隙率和孔径，形成由致密皮层和疏松多孔基层构成的不对称形态结构的多孔膜。

5.一种权利要求1、2、3或4所述复合超滤或纳滤膜的制备方法，其特征在于：将高分子聚合物和带负电荷聚合物填料超声溶解于高沸点有机溶剂和添加剂混合溶液中，采用相转化法制备具有不对称形态结构的复合超滤或纳滤膜。

6.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

a.配制铸膜液，包括占铸膜液质量分数为5-25wt.％的聚合物基底，铸膜液溶剂为60-95wt.％高沸点溶剂和0-35wt.％添加剂的混合溶液；且它们三者质量分数之和为100％；

铸膜液中还添加的占聚合物基底与带负电聚合物填料质量之和的0.5-20wt.％的带负电聚合物填料；

b.上述铸膜液在温度20-100°C下搅拌0.5-20h，超声0.5-3h，得到的均匀聚合物溶液在温度20-90°C下静止或真空脱泡0.5-10h制成最终的铸膜液；

c.采用刮刀将上述铸膜液刮涂在玻璃板上，通过调节刮刀高度来控制膜的厚度，制得的膜厚度为25-250μm；

d.将玻璃板水平地放入到温度为20-80°C的凝固浴中，静止0.5-24h后取出，将膜在无水乙醇或正己烷中浸泡0.5-24h后空气中晾干；

e.将晾干的膜在浓度1-6M盐酸溶液中温度20-90°C下处理0.5-10h后，即可在氢氯燃料电池中使用。

7.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于：

所用高沸点溶剂为高分子聚合物的良溶剂DMSO、DMF、DMAC或NMP；

添加剂为甘油、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙二醇脂、PVP、或LiCl;

凝固浴为20-80°C的自来水。

8.一种权利要求1、2、3或4所述复合超滤或纳滤膜的应用，其特征在于：所述超滤或纳滤膜可作为电解质隔膜用于以溶解在盐酸中的氯气为原料的氢氯燃料电池中。