[发明专利]一种全氟磺酸树脂氢燃料电池质子膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全氟磺酸树脂氢燃料电池质子膜及储存方法，由以下原料制备而成：所述原料按重量份数比为：全氟磺酸树脂粉末40‑50份、丁基咪唑型溴甲基化聚芳醚酮粉末6‑35份、溴甲基化聚芳醚酮粉末4‑25份、双十六烷基胺0.1‑0.5份、N‑甲基吡咯烷酮250‑552份，通过向N‑甲基吡咯烷酮中加入全氟磺酸树脂粉末、丁基咪唑型溴甲基化聚芳醚酮粉末、溴甲基化聚芳醚酮粉末和双十六烷基胺粉末在30‑60℃水浴环境中搅拌至颗粒分散均匀，制得胶体，然后将两片电极极片插入到所述胶体中，在30‑60℃水浴环境中电泳，得到全氟磺酸质子交换膜，解决了现有的质子传导膜在使用过程中，存在质子传导率低、热稳定性差、化学性质不稳定、机械稳定性差的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种全氟磺酸树脂氢燃料电池质子膜及其制备方法。

背景技术

质子膜燃料电池，是一种新型燃料电池，其电解质是一种固体有机膜，在增湿情况下，膜可传导质子，它一般用铂做催化剂，工作环境温度一般为60℃-80℃，属低温燃料电池，质子交换膜燃料电池单体主要由膜电极、密封圈、和带有导气通道的流场板组成，膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部分，中间是一层很薄的膜，即质子交换膜，这种膜不传导电子，是氢离子的优良导体，它既作为电解质提供氢离子的通道，又作为隔膜隔离两极反应气体，膜的两边是气体电极，由碳纸和催化剂组成，阳极为氢电极，阴极为氧电极，流场板通常由石墨制成，质子交换膜燃料电池以氢为燃料，多个电池单体根据需要串联或并联，组成不同功率的电池组。

目前的燃料电池质子膜由于其价格昂贵，所以在应用过程中受到一定的限制，且现有的质子传导膜在使用过程中，还存在质子传导率低、热稳定性差、化学性质不稳定、机械稳定性差的问题，为此，提出一种全氟磺酸树脂氢燃料电池质子膜及制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全氟磺酸树脂氢燃料电池质子膜及制备方法，得到的质子膜具有较好的质子传导率、热稳定性、化学性质、机械稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种全氟磺酸树脂氢燃料电池质子膜，其特征在于，由以下原料按重量份数比制备而成：全氟磺酸树脂粉末40-50份、丁基咪唑型溴甲基化聚芳醚酮粉末6-35份、溴甲基化聚芳醚酮粉末4-25份、双十六烷基胺粉末0.1-0.5份、N-甲基吡咯烷酮250-550份。

一种全氟磺酸树脂氢燃料电池质子膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、向N-甲基吡咯烷酮中加入全氟磺酸树脂粉末、丁基咪唑型溴甲基化聚芳醚酮粉末、溴甲基化聚芳醚酮粉末和双十六烷基胺粉末，在30-60℃水浴环境中搅拌至颗粒分散均匀，制得胶体，全氟磺酸树脂粉末、丁基咪唑型溴甲基化聚芳醚酮粉末、溴甲基化聚芳醚酮粉末和双十六烷基胺与N-甲基吡咯烷酮按重量的比例为1：5；

S2、将两片电极极片插入到所述胶体中，在30-60℃水浴环境中电泳，得到全氟磺酸质子交换膜。

优选的，将全氟磺酸树脂粉末置于80-110℃真空烘箱内8-24h，烘干待用。

优选的，在制备丁基咪唑型溴甲基化聚芳醚酮粉末时，将5-15g的溴代聚芳醚酮置于溶剂40-60ml的N-甲基吡咯烷酮中，待溴代聚芳醚酮溶解后，加入1-正丁基咪唑反应，在50-70℃下反应4-6h，得到丁基咪唑鎓盐型聚芳醚酮粉末。

优选的，将得到的丁基咪唑鎓盐型聚芳醚酮粉末置于铺膜烘箱中玻璃板上进行烘干，剪成碎片用丙酮洗料8-10次，置于烘箱烘干待用，烘干温度为80-100℃，烘干时间为6-10h。