[发明专利]一种耐高温复合质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种耐高温复合质子交换膜，其特征在于：

所述复合质子交换膜由聚苯并咪唑与含苄基卤素的杂环芳香聚合物复合形成复合交联膜后浸渍磷酸而成；所述含苄基卤素的杂环芳香聚合物于复合交联膜中的质量分数为0.01-99.99wt％；所述复合质子交换膜中掺杂量的磷酸在复合质子交换膜中的质量分数为1-99％。

2.按照权利要求1所述复合质子交换膜，其特征在于：

所述含苄基卤素的杂环芳香聚合物于复合膜中的质量分数为1-50wt％，优选为1-25wt％。

3.按照权利要求1所述复合质子交换膜，其特征在于：

所述的侧链上含有苄基卤素的杂环芳香聚合物如式Ⅰ所示

式I中，R₁、R₃和R₄结构分别如下中的一种或二种以上：

式I中，R₂结构分别如下中的一种或二种以上：

式I中X为Cl,Br或I中的一种或二种以上，X₁，X₂和X₃分别为H，CH₃，CH₂X或CHX₂中的一种或二种以上；

其中，m为正整数，n,p为自然数，且(m+n+p)大于10，小于10000。

4.按照权利要求1所述复合质子交换膜，其特征在于：

所述的聚苯并咪唑结构如式Ⅱ所示中的一种或二种以上：

其中，n大于100且小于100000。

5.一种权利要求1-4任一所述复合质子交换膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

一种权利要求1-5任一所述复合交联膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

1)于极性溶剂A中加入含苄基卤素的杂环芳香聚合物得溶液A，所述含苄基卤素的杂环芳香聚合物于溶液A中的质量分数为0.01-50wt％；

2)于极性溶剂B中加入聚苯并咪唑得溶液B，所述聚苯并咪唑于溶液B中的质量分数为0.1-50wt％；

3)将步骤1)所得溶液A和步骤2)所得溶液B按一定比例进行混合配置铸膜液，所述铸膜液中含苄基卤素的杂环芳香聚合物的质量分数为0.01-80wt％；

4)将步骤3)所得的铸膜液于平板上流延并烘干，得聚苯并咪唑与含苄基卤素的杂环芳香聚合物的复合膜交联膜；

5)将步骤4)所述复合交联膜浸渍于磷酸浓度为50-100wt％的磷酸中，取出后得复合质子交换膜。

6.按照权利要求5所述复合质子交换膜的制备方法，其特征在于：

步骤1)所述极性溶剂A为二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、四氯化碳、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或两种以上；所述侧链上含苄基溴的聚芳醚于溶液A中的质量分数为0.05-20wt％，优选为2-10wt％。

7.按照权利要求5所述复合质子交换膜的制备方法，其特征在于：

步骤2)所述极性溶剂B为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、多聚磷酸中的一种或两种以上，所述聚苯并咪唑于溶液B中的质量分数为1-25wt％，优选为1-15wt％。

8.按照权利要求5所述复合质子交换膜的制备方法，其特征在于：

步骤3)所述铸膜液中含苄基卤素的杂环芳香聚合物的质量分数为1-50wt％，优选为1-25wt％。

9.按照权利要求5所述复合质子交换膜的制备方法，其特征在于：

步骤4)所述烘干条件为烘干温度为0-250℃，较好的温度为40-200℃；最好的温度为60-150℃；

步骤5)所述磷酸浓度较优为85-100wt％；最优为85-95wt％。

10.一种权利要求1-4任一所述复合质子交换膜在高温质子交换膜燃料电池中的应用。