[发明专利]一种具有高抗氧化能力的聚苯并咪唑/磷酸多层复合高温质子交换膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有高抗氧化能力的聚苯并咪唑/磷酸多层复合高温质子交换膜及其制备方法，以含有自由基淬灭剂的聚苯并咪唑为基底，采用气相相转变法在基底两面制备聚苯并咪唑多孔层，并使多孔层的孔内填充含有自由基淬灭剂的磷酸。本发明制备的聚苯并咪唑/磷酸多层复合高温质子交换膜机械强度高，层与层之间结合紧密；不仅有效的提高了磷酸吸附量，同时抗氧化性能大幅提升；该聚苯并咪唑/磷酸多层复合高温质子交换膜适用于无水体系，工作温度120~200℃的高温质子交换膜燃料电池。

主权项

1.一种聚苯并咪唑/磷酸多层复合高温质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚苯并咪唑溶解于高沸点溶剂中，再加入自由基淬灭剂，超声分散，得到铸模液；取铸膜液采用溶液浇铸法注入模具中，于25~100℃干燥，得到厚度为10~80微米的致密内层；其中，聚苯并咪唑的添加量为高沸点溶剂质量的0.2~5%，自由基淬灭剂的添加量为高沸点溶剂质量的0.05~1.0%；（2）将步骤（1）所得致密内层的上下表面均涂布步骤（1）中所述铸模液，每一表面涂布厚度为3~50微米，然后于湿度为20%~95%、温度为25~120℃的恒温恒湿条件下放置0.2~12小时，再浸没于高沸点溶剂的水溶液中1~5小时，取出并于25℃~150℃真空干燥，得到多层复合膜；其中，所述高沸点溶剂的水溶液由高沸点溶剂与去离子水按照体积比1~3：1混匀而得；（3）将步骤（2）所制得的多层复合膜，浸没在含有自由基淬灭剂的磷酸中，80~150℃浸渍10~48小时后取出，并于50~120℃干燥，即得；其中，含有自由基淬灭剂的磷酸中自由基淬灭剂的质量分数为2%~5%、磷酸的质量分数为50%~85%；其中，步骤（1）及步骤（4）中所述的自由基淬灭剂由纳米复合粉体经过H₂PO₄^—修饰而得，所述纳米复合粉体为二氧化硅负载二氧化铈以及二氧化硅负载二氧化锰中的一种或两种；步骤（1）及步骤（2）中所述高沸点溶剂为N，N‑二甲基乙酰胺和/或N‑甲基吡咯烷酮。