[发明专利]一种燃料电池质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池质子交换膜，其特征在于，所述的质子交换膜是由聚苯并咪唑类型化合物A与含氮杂芳环取代的卤代烷烃B作为原料复合而成的，其中，所述的A与B的摩尔比nA:nB＝1:0.1-6.0；且所述的聚苯并咪唑类聚合物A选自下组：

其中，n＝2-10000；

R选自下组：O、S、NH、C(O)、S(O)₂、未取代或卤代的C1-C6亚烷基、未取代或卤代的C2-C6亚烯基；

R¹选自下组：

且所述的含氮杂芳环取代的卤代烷烃B为C1-C10卤代烷烃，且所述的含氮杂芳环为5-7元含氮杂芳环。

2.如权利要求1所述的燃料电池质子交换膜，其特征在于，所述的聚苯并咪唑类型化合物A选自下组：

其中R¹的定义如权利要求2中所述。

3.如权利要求1所述的燃料电池质子交换膜，其特征在于，所述的含氮杂芳环取代的卤代烷烃B的结构为：

R²-(CH₂)_mX或R²-(CF₂)_mX

其中：

m＝1-9；

X＝Cl或Br；

—R²选自下组：

4.如权利要求1所述的燃料电池质子交换膜，其特征在于，所述的A与B的摩尔比nA:nB＝1：0.5～3。

5.如权利要求1所述的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括步骤：

(i)用聚苯并咪唑类型化合物A和含氮杂芳环取代的卤代烷烃B溶于有机溶剂，形成混合溶液；

(ii)过滤除去不溶物，得到混合滤液；

(iii)对所述的混合滤液进行脱气处理；

(iv)使所述进行脱气处理的混合滤液成膜，得到质子交换膜。

6.如权利要求1所述的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括步骤：

(1)将聚苯并咪唑类型化合物A溶于第一有机溶剂中，然后加入碱，形成混合溶液；

(2)在上述步骤(1)中得到的混合溶液中加入杂芳环取代的卤代烷烃B，加热反应，得到反应混合液；

(3)将所述的反应混合液倒入水中，析出固体；

(4)将所述的固体溶于第二有机溶剂中，配成一定固含量的溶液；

(5)用所述的溶液进行过滤，除去不溶物，得到滤液；

(6)对所述的滤液进行脱气处理，得到脱气处理的滤液；

(7)使所述进行脱气处理的滤液流延成膜，得到质子交换膜。

7.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述方法中，聚苯并咪唑类型化合物A与杂芳环取代的卤代烷烃B的摩尔比例为1：0.1～6。

8.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂、第一有机溶剂和第二有机溶剂各自独立地为强极性有机溶剂，更佳地，所述的有机溶剂、第一有机溶剂和第二有机溶剂各自独立地选自下组：DMSO(二甲基亚砜)、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)、DMAC(N,N-二甲基乙酰胺)，或NMP(N-甲基吡咯烷酮)，或其组合。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的混合溶液的固含量为1-40wt％。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的碱选自下组：NaH、LiH、KH、Na₂CO₃、K₂CO₃，或其组合；优选地，所用的聚苯并咪唑类型化合物A与碱的摩尔比例为1：0.1～3。