[发明专利]质子交换膜及其制备方法和膜电极组件

权利要求书

1.一种质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将磺化聚醚醚酮、纤维素、磺化聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)和光引发剂在溶剂中进行混合，经紫外线臭氧照射后得到混合液；其中，所述纤维素选自甲基纤维素、羟丙甲纤维素和甲基纤维素钠中的至少一种；

(2)将混合液浇筑成膜，得到质子交换膜。

2.根据权利要求1所述质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述光引发剂选自苯偶姻乙醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮和2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮中的至少一种，优选为苯偶姻乙醚；

优选地，所述溶剂选自二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基呲咯烷酮中的至少一种，优选为二甲基亚砜。

3.根据权利要求1或2所述质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述纤维素的添加量为磺化聚醚醚酮的添加量的2-8wt％，优选为4-7.5wt％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述磺化聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)的添加量为磺化聚醚醚酮、纤维素和磺化聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)的总量的15-25wt％，优选为18-22wt％。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述光引发剂的添加量为磺化聚醚醚酮、纤维素、磺化聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)和光引发剂的总量的0.5-1.5wt％，优选为0.8-1.2wt％。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述质子交换膜的制备方法，其特征在于，基于1g的磺化聚醚醚酮，溶剂的添加量为8-15mL，优选为9-12mL。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述紫外线臭氧照射的照射时间为20-40min，优选为25-35min。

8.根据权利要求7所述质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将磺化聚醚醚酮、甲基纤维素、磺化聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)和苯偶姻乙醚在二甲基亚砜中进行混合，经紫外线臭氧照射30min后得到混合液；

其中，甲基纤维素的添加量为磺化聚醚醚酮的添加量的6.4wt％，磺化聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)的添加量为磺化聚醚醚酮、甲基纤维素和磺化聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)的总量的20wt％，光引发剂的添加量为磺化聚醚醚酮、甲基纤维素、磺化聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)和光引发剂的总量的1wt％；基于1g的磺化聚醚醚酮，溶剂的添加量为10.7mL；

(2)将混合液静置16h后浇筑在水平玻璃板上，在100℃下干燥8h，得到质子交换膜。

9.一种由权利要求1-8中任意一项所述的质子交换膜的制备方法制得的质子交换膜；

优选地，所述质子交换膜在30℃下，质子导电率为0.08-0.15S/cm，优选为0.9-1.2S/cm；

优选地，所述质子交换膜的含水量为44-49wt％，优选为45-48.5wt％；

优选地，所述质子交换膜的纵向拉伸断裂强度为21-27MPa，优选为23-27MPa。

10.一种膜电极组件，其特征在于，所述膜电极组件包括权利要求9所述的质子交换膜。