[发明专利]一种中高温质子交换膜燃料电池用无机固体电解质膜材料的制备方法

权利要求书

1.一种中高温质子交换膜燃料电池用无机固体电解质膜材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：将MO₂和H₃PO₄溶液混合，然后加入MXene粉末，在200℃下不断搅拌直至混合物呈粘稠状，随后转移至带盖子的坩埚中，在空气中于500-1000℃烧结1-6小时，冷却至室温后取出，研磨成均匀的粉末，即得到MXene/MP₂O₇粉末；

步骤2：将H₃PO₄和H₃BO₃混合，加热至245-255℃并不断搅拌，直至获得白色浆状前驱体，将所得前驱体转移至带盖坩埚中，并将坩埚放到马弗炉中，在200-500℃下煅烧2-8个小时，将获得的磷酸硼加入去离子水中，配制成磷酸硼溶液；

步骤3：将MXene/SnP₂O₇粉末和磷酸硼溶液加入滚磨罐中，并加入乙醇，球磨5-72小时，接着放入热空气干燥箱中，在60-120℃下干燥2-20小时，即得到BPO₄掺杂的MXene/MP₂O₇粉体；

步骤4：取BPO₄掺杂的MXene/MP₂O₇粉体在研钵中研磨成颗粒细小且均匀的粉末，压制成圆片，随后置于马弗炉中，在空气气氛下于300-500℃烧结1-10小时，得到电解质膜材料。

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

MO₂中的M为Sn、Ce或Zr；

所述MXene为Ti₃C₂、Ti₂C、Nb₃C₂、Nb₂C、TiNbC、Cr₂TiC、Ti₃CN、Ti₄N₃、Ta₄C₃、V₂C、Mo₂C、Mo₂TiC₂或(Ti_0.5Nb_0.5)₂C。

3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

MXene粉末的添加量为MO₂和MXene粉末总质量的1-30％，MO₂和H₃PO₄的摩尔比为1:1-5。

4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

步骤2中，H₃PO₄和H₃BO₃的摩尔比为1-6:1。

5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

步骤2中，磷酸硼溶液的浓度为0.05-1mol/L。

6.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

步骤3中，磷酸硼的质量占MXene/SnP₂O₇粉末和磷酸硼总质量的1-50％。

7.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

步骤4中，压制压力为10-500MPa。

8.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

步骤4中，压制所得圆片的直径为1-30mm，厚度为0.1-100mm。

9.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：

制备的电解质膜材料的适用温度为100-500℃。