[发明专利]一种燃料电池用酸碱共混膜及其制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池用酸碱共混膜，由90～97.5wt% Nafion树脂和2.5～10wt%碱性有机聚合物混合组成，所述的碱性有机聚合物是由以下式（I）表示的重复单元和下式（II）表示的重复单元组成的平均数均分子量为160000～180000的无规聚合物：

其中，x和y为碱性有机聚合物中重复单元（I）与重复单元（II）的摩尔比，其比例为1.8～2∶1。

2.根据权利要求1所述的酸碱共混膜，其特征是所述的碱性有机聚合物是以降冰片烯二酸酐和己二胺为原料制备聚合物单体，再以所述聚合物单体与降冰片烯进行开环易位聚合，制备得到的以降冰片烯结构为主体的高分子聚合物。

3.权利要求1所述燃料电池用酸碱共混膜的制备方法，包括：

制备碱性有机聚合物，所述碱性有机聚合物是由式（I）表示的重复单元和式（II）表示的重复单元组成的平均数均分子量为160000～180000的无规聚合物；

获得由碱性有机聚合物溶液和Nafion树脂溶液混合组成的混合溶液；以及

使用所述混合溶液形成酸碱共混膜。

4.根据权利要求3所述的酸碱共混膜的制备方法，其特征是所述的碱性有机聚合物采用下述方法制备：

1）、以降冰片烯二酸酐和己二胺为原料，在惰性氛围下的冰醋酸溶剂体系中，120～130℃加热回流反应，制备得到以下结构式（IV）所示的聚合物单体3,6-桥亚甲基-1,2,3,6-四氢-N-(6'-氨基己基)-顺-邻苯二甲酰亚胺；

2）、将所述聚合物单体和降冰片烯溶解在二氯甲烷中，在第三代Grubbs催化剂作用下，惰性气氛中40～50℃发生开环易位聚合反应，制备得到结构式（V）所示的碱性有机聚合物聚降冰片烯-3,6-桥亚甲基-1,2,3,6-四氢-N-(6'-氨基己基)-顺-邻苯二甲酰亚胺：

其中x和y的比例为1.8～2∶1，聚合物的平均数均分子量为160000～180000。

5.根据权利要求4所述的酸碱共混膜的制备方法，其特征是所述开环易位聚合反应使用干燥的二氯甲烷，在无水无氧反应条件下进行。

6.根据权利要求3所述的酸碱共混膜的制备方法，其特征是所述Nafion树脂溶液是将商品用5%或25%杜邦Nafion溶液蒸干溶剂，再溶于DMF中得到的Nafion树脂溶液。

7.根据权利要求3所述的酸碱共混膜的制备方法，其特征是将所述混合溶液在惰性气氛下加热至60℃搅拌不少于6h后，浇铸成膜，干燥得到酸碱共混膜。

8.根据权利要求7所述的酸碱共混膜的制备方法，其特征是所述的干燥是先在60～80℃干燥8～10h，再升温至100～120℃真空干燥10～12h。

9.权利要求1或2所述酸碱共混膜作为燃料电池质子交换膜的应用。

10.一种燃料电池，所述燃料电池中包含有权利要求1或2所述的酸碱共混膜。