[发明专利]一种高温无水质子交换膜的燃料电池

权利要求书

1.一种高温无水质子交换膜的燃料电池，其特征在于，质子交换膜采用一种高温无水质子交换膜作为聚合物电解质膜；聚合物电解质膜中包含有聚吡咯管、氨基化富勒烯结构，能吸收和保留更多的高温质子传导介质磷酸，从而保证其在高温状态下高的质子传导率；聚合物电解质膜中的聚吡咯管、氨基化富勒烯均与分子主链连接，有利于纳米离子分散、形成壁垒、利于高温质子传导。

2.根据权利要求1所述的一种高温无水质子交换膜的燃料电池，其特征在于，所述的高温无水质子交换膜的制备方法包括如下步骤：

1)聚吡咯管表面修饰：将聚吡咯管分散在有机溶剂A中，然后向其中加入4-乙烯基苄氯和氯化锌，在30-40℃下搅拌反应4-6小时；然后过滤，用水洗6-8次；

2)氨基化富勒烯表面修饰：将氨基化富勒烯分散在有机溶剂B中，然后向其中加入1,2-环氧-4-乙烯基环己烷和三乙胺，在室温下搅拌反应5-7小时；然后过滤，用水洗3-6次；

3)杂化膜的制备：将步骤1)中制备得到的表面修饰的聚吡咯管、步骤2)中制备得到的表面修饰的氨基化富勒烯、乙烯基二茂铁、三烯丙基磷酸酯混合并加热到200-250℃，然后向其中加入引发剂，氮气或惰性气体氛围下搅拌反应30-50分钟后，加入磷酸，继续搅拌10分钟，取出浇注于聚四氟乙烯板上，冷却成膜，即得高温无水质子交换膜。

3.根据权利要求2所述的一种高温无水质子交换膜的燃料电池，其特征在于，步骤1)中所述聚吡咯管、有机溶剂A、4-乙烯基苄氯、氯化锌的质量比为(3-5):(12-20):1:0.5。

4.根据权利要求2所述的一种高温无水质子交换膜的燃料电池，其特征在于，所述有机溶剂A选自乙醇、异丙醇、二氯甲烷中的一种或几种。

5.根据权利要求2所述的一种高温无水质子交换膜的燃料电池，其特征在于，步骤2)中所述氨基化富勒烯、有机溶剂B、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷、三乙胺的质量比为(3-5):(12-20):1:0.5。

6.根据权利要求2所述的一种高温无水质子交换膜的燃料电池，其特征在于，所述有机溶剂B选自氯仿、乙腈、乙醚中的一种或几种。

7.根据权利要求2所述的一种高温无水质子交换膜的燃料电池，其特征在于，步骤3)中所述表面修饰的聚吡咯管、表面修饰的氨基化富勒烯、乙烯基二茂铁、三烯丙基磷酸酯、引发剂、磷酸的质量比为(1-2):1:1:(0.2-0.5):(0.02-0.05):(2-3)。

8.根据权利要求2所述的一种高温无水质子交换膜的燃料电池，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种。

9.根据权利要求2所述的一种高温无水质子交换膜的燃料电池，其特征在于，所述惰性气体选自氖气、氦气、氩气中的一种或几种。

10.根据权利要求2所述的一种高温无水质子交换膜的燃料电池，其特征在于，分子结构中富勒烯与二茂铁相互作用，形成特有的离子通道，有利于提高质子传导率；三烯丙基磷酸酯在分子链中起到交联剂的作用，形成三维网状结构，使得膜具有较好的机械力学性能、化学稳定性、和热稳定性。