[发明专利]一种全氟磺酸离子交换膜在燃料电池中的应用

说明书

本发明涉及一种全氟磺酸离子交换膜在燃料电池中的应用，所述全氟磺酸离子交换膜作为隔膜应用在直接甲醇燃料电池中；所述全氟磺酸离子交换膜中复合有酞菁铜四磺酸四钠盐，所述全氟磺酸离子交换膜与所述酞菁铜四磺酸四钠盐的质量比为100：1.5~6。这样能够降低膜的离子迁移活化能，并提高离子交换容量、导电率和热稳定性。

技术领域

本发明属于燃料电池零部件领域，涉及一种质子交换膜，具体涉及一种全氟磺酸离子交换膜在燃料电池中的应用。

背景技术

目前PEMFC大多采用Nafion膜等全氟磺酸膜，但Nafion膜仍存在下述缺点：（1）对温度和含水量要求高，Nafion膜的最佳工作温度为70~90℃，超过此温度会使其含水量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催化剂中毒的难题；（2）某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不适合用作直接甲醇燃料电池（DMFC）的质子交换膜。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种全氟磺酸离子交换膜在燃料电池中的应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种全氟磺酸离子交换膜在燃料电池中的应用，所述全氟磺酸离子交换膜作为隔膜应用在直接甲醇燃料电池中；所述全氟磺酸离子交换膜中复合有酞菁铜四磺酸四钠盐，所述全氟磺酸离子交换膜与所述酞菁铜四磺酸四钠盐的质量比为100：1.5~6。

优化地，所述全氟磺酸离子交换膜与所述酞菁铜四磺酸四钠盐的质量比为100：3~6。

进一步地，所述全氟磺酸离子交换膜与所述酞菁铜四磺酸四钠盐的质量比为100：3。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明全氟磺酸离子交换膜在燃料电池中的应用，通过使用复合有酞菁铜四磺酸四钠盐的全氟磺酸离子交换膜，这样能够降低膜的离子迁移活化能，并提高离子交换容量、导电率和热稳定性。

附图说明

附图1为不同质量含量的改性Nafion膜的吸水率和电导率的对比图；

附图2为不同质量含量的改性Nafion膜的IEC、电导率和离子迁移活化能的数据图；

附图3为不同质量含量的改性Nafion膜的TGA图；

附图4为不同质量含量的改性Nafion膜的氧化稳定性图。

具体实施方式

下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明：

实施例1

本实施例提供一种全氟磺酸离子交换膜在燃料电池中的应用，该全氟磺酸离子交换膜作为隔膜应用在直接甲醇燃料电池中；全氟磺酸离子交换膜中复合有酞菁铜四磺酸四钠盐，全氟磺酸离子交换膜与所述酞菁铜四磺酸四钠盐的质量比为100：1.5~6；其具体制备步骤如下：

（a）将7.5mg酞菁铜四磺酸四钠盐（市售）溶于1ml乙醇中形成酞菁铜四磺酸四钠盐溶液；随后与10ml Nafion溶液（5wt %，酷尔试剂，市售）进行混合形成混合溶液；此时酞菁铜四磺酸四钠盐的质量约为Nafion溶液中全氟磺酸型聚合物质量的1.5%；

（b）将上述的混合溶液倒在聚四氟乙烯模板上，在100℃加热3h成膜；

（c）将步骤（b）中的膜在10 wt%的硫酸溶液中浸泡3小时，取出后再在蒸馏水中浸泡3小时即可（获得的膜记为Nafion/CuTSPc-1.5%）。

实施例2