[发明专利]一种用于燃料电池的质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种用于燃料电池的质子交换膜，其特征是该膜具有三明治结构，三明治结构由两个保护层和一个中间层构成，其中中间层是杂多酸注入的具有有序介孔结构的膜，由介孔通道和杂多酸构成。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池的质子交换膜，其特征是所述的杂多酸为磷钨酸或磷钼酸或硅钨酸。

3.一种用于燃料电池的质子交换膜的制备方法，其特征是该方法包括以下步骤：

a.首先将表面活性剂在室温下溶于异丙醇与水的混合溶剂中，异丙醇与水的质量比为9:1，所述的表面活性剂包括：三嵌段共聚物F108和F127，表面活性剂的质量百分比浓度控制在1-20％；

b.称取质量百分比浓度5-10％的全氟磺酸树脂溶液加入到二甲基甲酰胺溶液中，二甲基甲酰胺简称DMF，在100℃-150℃下加热，去除水和低沸点溶剂，得到全氟磺酸树脂/DMF溶液，全氟磺酸树脂在DMF中的质量浓度控制在5-10％；

c.将步骤b制备的全氟磺酸树脂/DMF溶液缓慢加入步骤a制备的表面活性剂溶液中，用2MH₂SO₄溶液将上述混合溶液的pH值调至1-2，匀速搅拌，在35℃-45℃下保温5-10h，然后缓慢倒入光滑、洁净的PTFE模具中；

d.将PTFE模具放入真空干燥箱中，调节模具水平放置，在50℃-55℃下保温4-6h，缓慢升温至80℃-90℃，保温1-2h，最后在120℃-130℃下，保温1-2h，在PTFE模具中形成膜；

e.将步骤d所得到的膜浸泡到5-10％的H₂O₂溶液中，加热至80℃-90℃，除去膜中的表面活性剂，得到具有有序介孔结构的全氟磺酸树脂膜；

f.将步骤e制得的具有介孔结构的全氟磺酸树脂膜浸泡在饱和杂多酸溶液中，加热到80℃-90℃后保温4-6h，然后将膜取出，再在120℃-130℃下保温1-2h，然后将膜取出，用去离子水冲洗膜表面，除去膜表面所附着的杂多酸；

g.用2MH₂SO₄溶液将5-10％全氟磺酸树脂/DMF溶液pH调节至1-2，然后在80℃-100℃下喷涂到步骤f所制备的膜的表面；

h.将步骤g所制得的膜在120℃-130℃下保温1-2h，再在160℃-170℃下保温1-2h，最后得到具有三明治结构高保水能力的质子交换膜。