[发明专利]一种高耐久性氢燃料电池质子交换膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高耐久性氢燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：所述质子交换膜包括膜基体和分散于膜基体中的自由基淬灭剂，所述自由基淬灭剂包括金属氧化物纳米棒；金属氧化物纳米棒的长径比为10~20；制备方法包括如下步骤：

（1）将金属盐溶液和碱溶液进行混合，水热反应制备得到金属氧化物纳米棒，经洗涤、干燥、研磨得到金属氧化物纳米棒粉末；

（2）将金属氧化物纳米棒与聚合物树脂溶液混合，搅拌得到均一分散液；

（3）将分散液倒入模具中，真空条件下加热烘干处理，后进行热处理，得到复合膜；

（4）将复合膜分别置于酸溶液、水中浸泡处理，得到质子交换膜；

步骤（1）中，金属盐溶液浓度为0.1mol/L-1mol/L，碱性溶液的浓度为10mol/L~50mol/L；

步骤（1）中，水热反应的温度为90~130℃，反应时间为10~40h。

2.根据权利要求1所述的高耐久性氢燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：金属氧化物为氧化铈、氧化锰、氧化铬、氧化钴或氧化铝。

3.根据权利要求1所述的高耐久性氢燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，聚合物树脂的当量质量为700g/mol~1200g/mol，聚合物树脂溶液的溶剂是N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高耐久性氢燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，分散液中，金属氧化物纳米棒的加入量为聚合物树脂质量的0.5wt%~10wt%。

5.根据权利要求1所述的高耐久性氢燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，烘干处理温度为40~80℃，烘干时间为8h~16h，热处理温度为125~180℃，热处理时间为3h~6h。

6.根据权利要求1所述的高耐久性氢燃料电池质子交换膜在燃料电池单电池、电堆或燃料电池系统中的应用。