[发明专利]一种燃料电池用碱性阴离子交换复合膜及制备方法

摘要

本发明公开了一种燃料电池用碱性阴离子交换复合膜及制备方法，该复合膜由以下步骤制得：采用静电纺丝技术制备纳米TiO₂/PVA复合膜，选择最佳的TiO2/PVA膜作为基体材料，通过季胺化、碱化等反应，将季胺基团引入TiO₂/PVA膜中，同时为了防止电池运行过程中燃料的渗漏问题，采用溶解的细菌纤维素浇注复合膜，制备碱性阴离子交换复合膜。本发明将细菌纤维素材料涂覆到交换膜中，不仅可以防止电池使用过程中发生的阴阳两极气体的渗漏问题，而且由于细菌纤维素材料的杨氏模量高，保湿性能强、热稳定性及机械强度高，有效的防止了离子交换膜在运行过程中的不稳定易分解问题。本发明方法制备的碱性阴离子交换复合膜的电化学性能及机械强度都得到改善。

主权项

1.一种燃料电池用碱性阴离子交换复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备纳米TiO₂：将钛白粉粉末加入到NaOH溶液中，搅拌均匀，随后转移至反应釜中进行水热反应，温度120‑200℃，反应时间10‑24h，反应结束后洗涤，干燥，即得到纳米TiO₂粒子；（2）制备TiO₂/PVA纺丝溶液：将PVA粉末溶于去离子水中，于90℃下加热磁力搅拌2h，得到PVA储备液；取纳米TiO₂均匀分散到PVA溶液中，得到TiO₂/PVA纺丝溶液；（3）静电纺丝制备TiO₂/PVA膜基体材料：将TiO₂/PVA纺丝溶液进行静电纺丝，经洗涤，干燥后得到TiO₂/PVA膜基体材料；（4）碱性阴离子交换膜的制备：将TiO₂/PVA膜基体材料，加入3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵，用2mol/L的NaOH溶液调节体系的pH为8‑10，恒温搅拌，最后进行碱化预处理，经洗涤干燥后得到碱性阴离子交换膜；（5）碱性阴离子交换复合膜的制备：将细菌纤维素粉末溶于4‑甲基吗啉‑N‑氧化物中，得到细菌纤维素溶液，将细菌纤维素溶液刷在步骤（4）得到的碱性阴离子交换膜上，经热压，得到具有类似“三明治”结构的复合膜。