[发明专利]一种可用于膜燃料电池的高温质子交换膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种可用于燃料电池的高温质子交换膜，其特征在于：所述质子交换膜的成膜原料包括聚乙烯醇和磷酸化壳聚糖；

所述磷酸化壳聚糖质量分数为原料总量的15％～60％；

所述磷酸化壳聚糖的取代度为0.5～1.5；

所述质子交换膜采用以下步骤制备而成：

(1)将壳聚糖与氧化磷反应制备磷酸化壳聚糖：

(2)将磷酸化壳聚糖与聚乙烯醇复合，即得到高温质子交换膜；

所述步骤1制备磷酸化壳聚糖的具体步骤为：将壳聚糖完全溶解于质量分数为35％的甲烷磺酸水溶液中，在不断搅拌下缓慢加入P₂O₅，在冰浴条件下继续搅拌至反应结束，加入乙醚使产物沉淀、抽滤、洗涤，真空常温干燥得到产品，磷酸通过共价键悬挂在壳聚糖高分子上。

2.一种根据权利要求1所述可用于膜燃料电池的高温质子交换膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将壳聚糖与氧化磷反应制备磷酸化壳聚糖：

(2)将磷酸化壳聚糖与聚乙烯醇复合，即得到高温质子交换膜。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1制备磷酸化壳聚糖的具体步骤为：将壳聚糖完全溶解于质量分数为35％的甲烷磺酸水溶液中，在不断搅拌下缓慢加入P₂O₅，在冰浴条件下继续搅拌至反应结束，加入乙醚使产物沉淀、抽滤、洗涤，真空常温干燥得到产品。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖与五氧化二磷质量比为1:1，壳聚糖：35％甲烷磺酸＝1g:50mL。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述洗涤采用乙醚洗涤3次，丙酮洗涤3次，甲醇洗涤3次，最后用乙醚洗涤1次。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2高温质子交换膜具体制备步骤为：先将膦酸化壳聚糖溶解在质量分数为5％的醋酸溶液中，聚乙烯醇溶解在蒸馏水中，然后将两种液体搅拌均匀后，加入质量分数为5％戊二醛溶液，搅拌均匀后流延成膜。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述膦酸化壳聚糖和聚乙烯醇的质量比为1：1～3。

8.一种根据权利要求1所述高温质子交换膜在燃料电池中的应用，其特征在于：所述燃料电池的工作温度为80～250℃。