[发明专利]一种适用于中温的燃料电池质子交换膜及制备方法

权利要求书

1.一种适用于中温的燃料电池质子交换膜，其特征在于，所述质子交换膜是将凝胶粉末与nafion溶液混合、涂布、辊压、干燥、洗涤、烘干而制得；所述凝胶粉末是将多巴胺的水溶液在碱性条件下加入改性膨润土，然后加入丙烯酰胺、丙烯酸、聚乙二醇二丙烯酸酯、N’N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵混合超声处理得到凝胶前驱液，接着紫外线辐照、离心分离而制得；所述改性膨润土是在膨润土粉末的悬浊液中加入四氯化钛的稀盐酸溶液，陈化得到改性膨润土浆料，接着与氯化铝水溶液、活性炭粉末混合搅拌后涂布于玻璃基板表面，煅烧而制得。

2.根据权利要求1所述的一种适用于中温的燃料电池质子交换膜，其特征在于，

所述nafion溶液的质量浓度为5-15%；

所述膨润土粉末为钠基膨润土粉末；

所述稀盐酸溶液的摩尔浓度为0.1-0.2mol/L；

所述氯化铝水溶液的质量浓度为2-3%。

3.如权利要求1-2任一权项所述的一种适用于中温的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：

（1）将膨润土粉末加入去离子水中配置为悬浊液，然后向悬浊液中缓慢加入四氯化钛的稀盐酸溶液，接着静置陈化2-4h，再过滤除去多余的溶剂，获得改性膨润土浆料；

（2）将改性膨润土浆料与氯化铝水溶液、活性炭粉末混合，然后以400-500rpm的转速搅拌30-40min，接着过滤后涂布于玻璃基板表面，高温煅烧，获得改性膨润土粉末；

（3）将多巴胺与去离子水混合配置为溶液，然后使用氢氧化钠调节pH值为10-11，接着加入改性膨润土粉末，混合均匀，获得多巴胺修饰的膨润土分散液，再加入丙烯酰胺、丙烯酸、聚乙二醇二丙烯酸酯、N’N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵，接着以30-50kHz的频率超声处理10-30min，获得凝胶前驱液；

（4）将获得的凝胶前驱液在紫外光下进行辐照，然后离心分离，获得凝胶粉末，接着将凝胶粉末与nafion溶液混合，再经涂布、辊压、干燥、洗涤、烘干，即可获得适用于中温的燃料电池质子交换膜。

4.根据权利要求3所述的一种适用于中温的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述改性膨润土浆料制备中，膨润土粉末、去离子水、四氯化钛、稀盐酸溶液的质量比例为10-20：30-50：0.5-1：20-50。

5.根据权利要求3所述的一种适用于中温的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述涂布的方式为刮涂。

6.根据权利要求3所述的一种适用于中温的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述高温煅烧的温度控制在400-500℃，煅烧4-5h。

7.根据权利要求3所述的一种适用于中温的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述改性膨润土粉末制备中，改性膨润土浆料、氯化铝水溶液、活性炭粉末的质量比例为40-50：30-50：4-5。

8.根据权利要求3所述的一种适用于中温的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述凝胶前驱液制备中，多巴胺、去离子水、改性膨润土粉末、丙烯酰胺、丙烯酸、聚乙二醇二丙烯酸酯、N’N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵的质量比例为5-10：50-100：30-50：200-210：40-60：0.1-0.5：0.1-0.5：2-5。

9.根据权利要求3所述的一种适用于中温的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述辐照的光强控制在 1700-1800W，以365nm为中心，波长范围为200-450nm，辐照10-60min。

10.根据权利要求3所述的一种适用于中温的燃料电池质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述质子交换膜制备中，凝胶粉末、nafion溶液的质量比例为1：5-20。