[发明专利]一种离子交换膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种离子交换膜及其制备方法，属于电池领域。所述制备方法包括：向全氟离子交换树脂溶液中加入纳米二氧化硅和多金属氧酸盐，并搅拌，以形成混合溶液；对混合溶液进行退火热处理，以形成增强膜；利用电解法去除增强膜中的多金属氧酸盐，以形成增强型多孔膜；将增强型多孔膜布置入基膜内，以形成离子交换膜；其中，基膜为全氟磺酸离子交换膜；纳米二氧化硅与全氟离子交换树脂、多金属氧酸盐的质量比分别为(0.1～1)：1、1：(0.5～5)。通过本发明实施例提供的制备方法所制备得到的离子交换膜具有良好的机械强度以及稳定的尺寸，且在高温(90℃以上)下具有良好的质子传导性能。

技术领域

本发明涉及电池领域，特别涉及一种离子交换膜及其制备方法。

背景技术

燃料电池，是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，它具有能量转化效率高、污染少等特点，被广泛使用于电池领域中。其中，离子交换膜作为燃料电池的核心材料，其性能的好坏直接影响燃烧电池的电导率、使用寿命等。故，提供一种离子交换膜是十分必要的。

现有技术提供了一种全氟磺酸离子交换膜，以作为燃料电池的离子交换膜。该类离子交换膜在较低温度下(80℃)以及潮湿环境中具有良好的离子传导性和化学稳定性。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供的离子交换膜的机械强度低，且在高温(90℃以上)下离子传导性能低。

发明内容

本发明实施例提供了一种离子交换膜及其制备方法，可以解决上述问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种离子交换膜的制备方法，所述制备方法包括：

向全氟离子交换树脂溶液中加入纳米二氧化硅和多金属氧酸盐，并搅拌，以形成混合溶液；

对所述混合溶液进行退火热处理，以形成增强膜；

利用电解法去除所述增强膜中的多金属氧酸盐，以形成增强型多孔膜；

将所述增强型多孔膜布置入基膜内，以形成离子交换膜；

其中，所述基膜为全氟磺酸离子交换膜；

所述纳米二氧化硅与所述全氟离子交换树脂、所述多金属氧酸盐的质量比分别为(0.1～1)：1、1：(0.5～5)。

在一种可能的设计中，所述纳米二氧化硅与所述全氟离子交换树脂溶液的质量比为(0.2～0.5)：1。

在一种可能的设计中，所述纳米二氧化硅与所述多金属氧酸盐的质量比分别为1：(1～3)。

在一种可能的设计中，所述退火热处理包括：

将所述混合溶液升温至150℃～250℃，并保温2h～4h；

采用空冷方式，将加热后的混合溶液冷却至常温。

在一种可能的设计中，所述电解法中的电解电流密度为2mA/cm²～500mA/cm²，电解时间为1h～2h。

在一种可能的设计中，所述基膜通过熔融共挤出法或多层热压复合法制备获取。

在一种可能的设计中，所述增强型多孔膜采用连续真空复合工艺布置入所述基膜的内部。

另一方面，还提供了一种离子交换膜，所述离子交换膜通过上述所述的制备方法制备获取。

在一种可能的设计中，所述增强型多孔膜的孔径为5nm～1000nm，孔穴率为10％～30％。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：