[发明专利]具有高电导率的交联型高温质子交换膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有高电导率的交联型高温质子交换膜及其制备方法，所述的交联型有机磷酸聚苯并咪唑高温质子交换膜是以聚苯并咪唑为聚合物基底，通过聚合反应，利用乙烯基苄基氯为交联剂，将聚苯并咪唑与乙烯基磷酸自交联成膜，可以制备均相高温质子交换膜，不仅可以提高磷酸的吸附位点，从而提升膜的电导率，而且可以大幅减少聚苯并咪唑/磷酸类膜的磷酸流失问题，有效提高膜的电导率稳定性。该膜在不增湿条件下即具有较好的质子电导能力，并具有低透气性等优点。本发明提出的具有高电导率的交联型有机磷酸聚苯并咪唑高温质子交换膜可用于高温质子交换膜燃料电池、直接醇类燃料电池、电化学传感器或其它电化学装置中。

主权项

1.质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将0.5~1.5 g乙烯基膦酸溶于5~30 mL所述高沸点溶剂N,N‑二甲基乙酰胺或N‑甲基吡咯烷酮中，搅拌至溶解后，加入乙烯基苄基氯，室温搅拌30~60 min后得到溶液，所述的乙烯基膦酸与乙烯基苄基氯的摩尔比为5:1~1:1；（2）将（1）中得到的溶液中加入偶氮二异丁腈0.1~1.5 g，将溶液转移至60~150 ℃的油浴中，搅拌，并通入氮气保护，氮气流量为100 mL/min；反应12~24 h；（3）反应结束后，将溶液倒入乙醇中，析出，并用乙醇洗涤数次，去离子水洗涤数次后60 ℃干燥；（4）将产物称取0.2~0.5 g，聚苯并咪唑0.1~0.5 g，溶于20~30 mL步骤（1）中所述的高沸点溶剂中，室温搅拌溶解，得到铸膜液；（5）将铸模液转移至60~80 ℃油浴中，加热1~5 h后，倒入玻璃铸膜板中，60~120 ℃下，蒸干溶剂；（6）将膜从玻璃板中揭下，并浸泡在50 wt%~85 wt%磷酸溶液中，60~120 ℃下浸泡24 h；取出后备用。