[发明专利]一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜及制备方法

摘要

本发明属于燃料电池技术领域，本发明燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜使用六氯环三膦腈与筛选粉碎后的硅酸盐矿物、交联剂等共混后真空250℃左右保温，通过开环反应形成聚合物并包裹在矿物表面，冷却后加入膦酸与浓硫酸混合溶液中进行改性、磺化，包裹在内部的硅酸盐矿物分解后形成氧化硅及金属‑有机相，产物含有大量的气孔，通过热塑加工消除气孔合成薄膜。本发明制备的燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的化学稳定性高，离子电导率损失小，质子交换膜甲醇透过率低，同时磷酸接枝的方式可以降低磷酸在高温下的渗透和迁移，降低醇类透过率，金属‑有机相在降低薄膜内阻，提高质子迁移率的同时，与氧化硅共同构成骨架，提高薄膜的可加工性能，提高质子交换膜的力学性能和使用寿命。

主权项

一种燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、采用纳米研磨机对硅酸盐矿物进行研磨，制成纳米粉末；b、将a步骤制备的硅酸盐纳米粉末与六氯环三膦腈、交联剂、去离子水按照一定重量份加入到具有搅拌器的反应釜中，抽真空，边搅拌边加热至240～260℃，保温10～15h，通过开环反应制备得到聚膦腈，使得聚膦腈均匀包裹在硅酸盐纳米粉末表面，得到复合材料；c、将b步骤得到的复合材料冷却至室温，加磷酸与磺化试剂的混合溶液，在10～20MPa、120～180℃下搅拌反应1～2h，对复合材料进行磺化、改性，包裹在内部的硅酸盐矿物分解后形成氧化硅及含有大量气孔的金属‑有机相；d、将c步骤得到的氧化硅及含有大量气孔的金属‑有机相，采用双螺杆挤出机进行挤塑成膜，即得燃料电池用改性聚膦腈质子交换膜。