[发明专利]一种银掺杂双层磺化聚苯醚质子膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种银掺杂双层磺化聚苯醚质子膜，它是由下述重量份的原料组成的：还原剂溶液15‑30、达玛树脂1.7‑2、磺化聚苯醚50‑60、正硅酸乙酯30‑45、1.3‑2mmol/l的硝酸银水溶液10‑20、丙烯腈6‑7、37％的甲醛6‑7、引发剂0.1‑0.13、聚乙烯吡咯烷酮1‑2、溶剂14‑15、苯酚4‑5、催化剂0.03‑0.04，本发明通过银掺杂能够赋予成品膜很好的导电性能，且通过本发明方法得到的银在膜中的分散均匀性好，本发明的双层膜成品伸长率高、应力强，综合性能优越。

技术领域

本发明属于膜领域，具体涉及一种银掺杂双层磺化聚苯醚质子膜及其制备方法。

背景技术

燃料电池是一种不经过燃烧直接将燃料和氧化剂中的化学能，通过电化学反应的方式转化为电能的高效发电装置，具有能量转化率高、环境友好等优点。质子交换膜燃料电池是燃料电池的一种。质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心组件，它在燃料电池中所起的作用是双重的，它既是质子的通道，又是电子的绝缘体，同时又起着隔离两极反应气体的作用。质子交换膜是燃料电池的关键材料，对于质子交换膜的研究已成为燃料电池研究工作中的热点之一；

目前应用最多的质子交换膜是美国Dupo nt公司已经商业化了的Nafio n系列全氟磺酸膜。但是，Nafion膜价格过高，大约800＄/m²，这大大限制了其广泛应用的前景；

聚苯醚具有刚性大、耐热性高及电性能优良等特点，介电常数和介电损耗较小，几乎不受温度和湿度的影响，适合作为阴离子交换膜的基础材料，目前研究的有以聚苯醚为聚合物主链接枝三甲胺合成了一系列用于燃料电池的碱性膜，并具有良好的性能，但聚苯醚的应力开裂及缺口冲击强度较低；

为了改性该缺陷，往往会在将无机填料与聚苯醚共混成膜，但是在添加无机物后复合膜会变脆且硬，成膜性变差，同时还会影响到复合膜的质子传导率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种银掺杂双层磺化聚苯醚质子膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种银掺杂双层磺化聚苯醚质子膜，它是由下述重量份的原料组成的：

还原剂溶液15-30、达玛树脂1.7-2、磺化聚苯醚50-60、正硅酸乙酯30-45、1.3-2mmol/l的硝酸银水溶液10-20、丙烯腈6-7、37％的甲醛6-7、引发剂0.1-0.13、聚乙烯吡咯烷酮1-2、溶剂14-15、苯酚4-5、催化剂0.03-0.04。

所述的溶剂为二甲基亚砜。

所述的引发剂为偶氮二异丁腈。

所述的还原剂溶液为0.08-0.1mol/l的硼氢化钠水溶液。

所述的催化剂为氢氧化钠。

一种银掺杂双层磺化聚苯醚质子膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)取达玛树脂，加入到重量5-7倍的氯仿中，搅拌均匀，加入苯酚，升高温度为50-60℃，保温搅拌3-5小时，蒸馏除去氯仿，得增粘苯酚；

(2)取聚乙烯吡咯烷酮，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌溶解，与上述1.3-2mmol/l的硝酸银水溶液混合，搅拌均匀，得预处理硝酸银溶液；

(3)取丙烯腈，加入到上述预处理硝酸银溶液中，搅拌均匀，送入到冰水浴中，滴加还原剂溶液，滴加完毕后反应15-20分钟，出料，得银掺杂丙烯腈单体溶液；

(4)取引发剂，加入到溶剂中，搅拌均匀，得引发剂溶液；