[发明专利]质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.质子交换膜，其特征在于，所述质子交换膜包括第一、第二和第三层膜，所述第二层膜在第一和第三层膜之间，所述第二层膜的组份为：过渡金属硫化物3.125％～16.25wt％、烯类聚合物6.25％～62.5wt％、全氟磺酸21.25～90.625wt％；

所述第一和第三层膜的组份为：全氟磺酸、聚偏氟乙烯共聚物。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述烯类聚合物为聚乙烯，聚丙烯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述第一和第三层膜的组份为全氟磺酸31.25～93.75wt％、聚偏氟乙烯共聚物6.25～68.75wt％。

4.根据权利要求3所述的质子交换膜，其特征在于，所述聚偏氟乙烯共聚物为PVDF-TrFE、PVDF-CTFE、PVDF、PVDF-HFP中的一种或者几种。

5.根据权利要求1～3任一项所述的质子交换膜，其特征在于，所述全氟磺酸为聚合物当量范围750～1100的全氟磺酸树脂。

6.根据权利要求5所述的质子交换膜，其特征在于，所述全氟磺酸为聚合物当量范围780～900的全氟磺酸树脂。

7.根据权利要求1～4任一项所述的质子交换膜，其特征在于，所述过渡金属硫化物为层状过渡金属硫化物；所述过渡金属硫化物的尺寸为纳米级。

8.根据权利要求5所述的质子交换膜，其特征在于，所述过渡金属硫化物为层状过渡金属硫化物；所述过渡金属硫化物的尺寸为纳米级。

9.根据权利要求7所述的质子交换膜，其特征在于，所述过渡金属硫化物为层状二硫化钼，层状二硫化钛、层状二硫化钨、层状硫化锰中的至少一种。

10.根据权利要求1～4任一项所述的质子交换膜，其特征在于，所述第一层和第三层膜厚度范围为5～20μm；第二层膜厚度至少10μm。

11.根据权利要求5所述的质子交换膜，其特征在于，所述第一层和第三层膜厚度范围为5～20μm；第二层膜厚度至少10μm。

12.根据权利要求1～4任一项所述的质子交换膜，其特征在于，所述质子交换膜的制备方法如下：

a.将全氟磺酸与有机溶剂B在80～100℃混合均匀，得胶液A；b.将聚偏氟乙烯共聚物与所述胶液A混合，在80～100℃搅拌，静置，排除气泡，再搅拌混合至形成稳定均匀的胶液B；

c.将制备的胶液B过50～200目筛，筛下物为胶液C，将胶液C制备成膜，干燥得第一层膜；

d.将烯类聚合物与有机溶剂A在80～100℃混合得溶液D；

e.将全氟磺酸加入到溶液D中，在80～100℃搅拌，再加入过渡金属硫化物，混合均匀，静置，排除气泡；得胶液E；

f.以第一层膜为基底，将胶液E均匀分布到第一层膜上，干燥得第一和第二层膜复合的两层质子膜；

g.重复步骤a～c，以步骤f制备的两层质子膜为基底，将胶液C均匀分布到第二层膜上，干燥得第一、第二和第三层膜复合的质子交换膜。

13.根据权利要求12所述的质子交换膜，其特征在于，所述a步骤将全氟磺酸分批次以上加入到有机溶剂B中，搅拌形成均匀溶液后，再排除溶液内气泡；批次之间加入的时间间隔15min～40min。

14.根据权利要求13所述的质子交换膜，其特征在于，所述批次之间加入的时间间隔20min。

15.根据权利要求13所述的质子交换膜，其特征在于，所述全氟磺酸均匀分成2批次加入到有机溶剂B中。