[发明专利]一种燃料电池用水滑石骨架的质子交换膜及制备方法

摘要

本发明提供了一种燃料电池用水滑石骨架的质子交换膜及制备方法。通过制备磺化聚醚醚酮预聚体，再与二价金属盐、三价金属盐进行水热反应制得磺化聚醚醚酮插层水滑石的复合浆体，进一步流延成膜及热处理，即可制得燃料电池用水滑石骨架的质子交换膜。该方法通过水滑石的层骨架和微通道，使得磺化聚醚醚酮在高度磺化条件下保持优异的稳定性和质子导电率，能量密度高，在高温下无膜溶胀问题，安全性好，电池使用寿命长，同时制备过程简单易行，成本较低，适合推广生产应用。

主权项

1.一种燃料电池用水滑石骨架的质子交换膜的制备方法，其特征在于，具体制备方法包括以下步骤：（1）将二氟苯酮、磺化二氟苯酮及双酚与无水乙醇混合，加入引发剂和催化剂，加热至140~160℃下反应2~3h，经过滤、洗涤，制得磺化聚醚醚酮预聚体；（2）将步骤（1）制得的磺化聚醚醚酮预聚体与二价金属盐、三价金属盐、去离子水混合均匀，在碳酸铵辅助下，并升温加热，发生水热反应并聚合，制得磺化聚醚醚酮插层水滑石的复合浆体；（3）将步骤（2）制得的复合浆体加入流延机中进行流延成膜，再进行热处理，即可制得燃料电池用水滑石骨架的质子交换膜；所述流延机为单层流延机，干燥方式为热风干燥或红外线干燥；其中，步骤（1）中所述引发剂为过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、异丙苯过氧化氢或叔丁基过氧化氢中的至少一种；所述催化剂为固态镍催化剂或镍‑钴催化剂中的一种；步骤（1）中各原料重量份为：二氟苯酮16~20份、磺化二氟苯酮4~8份、双酚20~25份、无水乙醇45~59份、引发剂0.5~1份、催化剂0.5~1份；步骤（2）各重量份为：磺化聚醚醚酮预聚体31~52份、二价金属盐22~26份、三价金属盐25~40份、碳酸铵1~3份；所述水热反应的加热温度为160~190℃，反应时间为2.5~4h。