[发明专利]一种燃料电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、聚2,5‑哌啶二羧酸4,4‑二氨基二苯硫醚酰胺的制备，步骤S2、葡萄糖苷改性聚2,5‑哌啶二羧酸4,4‑二氨基二苯硫醚酰胺的制备，步骤S3、交联固化成膜，步骤S4、离子交换。本发明还公开了根据所述燃料电池隔膜的制备方法制备得到的燃料电池隔膜。本发明公开的燃料电池隔膜综合性能佳，离子电导率高，耐碱性、耐化学稳定性和机械力学性能优异。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，涉及一种燃料电池部件，尤其涉及一种燃料电池隔膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着油气等不可再生资源供应的日趋紧张和人类对环境污染、能源危机等问题认识上的不断深入，为了满足“低碳经济”和“节能减排”发展模式的要求，人们对可再生清洁能源的开发越来越重视。作为一种常见的清洁能源装置，燃料电池引起了人们的广泛关注。燃料电池是一种直接将燃料中的化学能转化为电能的装置，因具有能量转化效率高，噪音排放低，负荷响应快，运行质量高等优点，被认为是最有前途的清洁能源，在车用动力能源，便携式电子产品和分布式发电站等领域具有广阔的市场需求和很好的应用价值，具有较大的发展潜能，是现在乃至未来一段时间内新能源装置市场的“新宠”。

常见的燃料电池主要包括电极、隔膜和外部电路组成，隔膜是以聚电解质燃料电池为代表的燃料电池的关键部件之一，其在燃料电池中起到阻燃燃料和传导离子的双重作用，其性能直接影响到燃料电池的性能和循环使用寿命。开发性能优异的燃料电池隔膜是保证燃料电池高能量转化效率，安全性和正常工作安定性的前提。

目前，常见的燃料电池隔膜为以美国杜邦公司生产的Nafion膜为代表的全氟磺酸膜，这种膜具有较高的质子传导率和较优异的化学稳定性能，但由于其主要靠进口，价格昂贵，且其适用范围通常在温度80℃以下，在高温环境中容易脱水，脱水导致膜电阻升高，其质子传导能力快速下降，进而使得电池能源转换效率降低。近几年发展起来的聚合物阴离子交换隔膜能在高温下使用，但是其在引入离子交换基团时都要经过氯甲基化的过程，而氯甲基化过程中要使用剧毒致癌物质氯甲醚，这对环境保护和人类健康都有重大危害，且现有技术中阴离子交换膜类燃料电池隔膜热稳定性、化学稳定性和耐强碱性能有待进一步提高。

申请号为201610462433.8的中国发明专利公开了一种燃料电池用隔膜的制备方法，该制备方法采用辐射引发自由基聚合的方式引入金刚烷基三嗪类离子交换基团，利用金刚烷作为供电子基团，有利于改善三嗪类离子液体的耐碱性和化学稳定性；以双键改性二氧化钛作为交联剂，保证较高的离子电导率的前提下，提高隔膜的耐碱性、机械性能、膜的吸水性、阻甲醇渗透性能和化学稳定性；然而，这种隔膜由于金刚烷和三嗪较大的位阻效应，产物产率较低，且制备原料价格较高，制备得到的膜韧性不足，不适合工业化生产。

因此，开发一种综合性能佳、耐化学稳定性好、耐碱性优异，韧性和尺寸稳定性优异，离子导电率高的燃料电池隔膜符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进燃料电池行业的发展具有非常重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种燃料电池隔膜及其制备方法，该制备方法工艺简单，实施方便，制备过程耗能少，制备效率和成品合格率高；制备得到的燃料电池隔膜综合性能佳，离子电导率高，耐碱性、耐化学稳定性和机械力学性能优异。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：