[发明专利]一种燃料电池用侧链型高温质子交换膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种燃料电池用侧链型高温质子交换膜及其制备方法。该方法首先将工程塑料聚合物氯甲基化，然后通过原子转移自由基聚合反应，将乙烯基咪唑接枝到聚合物侧链上，得到聚乙烯基咪唑基侧链型聚合物，将所得聚合物采用溶剂溶解后流延或溶液涂铸成膜，脱膜后再进行酸化处理，得到具有高温质子导电能力的聚合物电解质膜材料。该高温质子交换膜材料均相、透明、致密，同时具有优异机械性能、高温质子导电性和化学稳定性，可满足高温质子交换膜燃料电池(100‑200℃)的应用要求。该质子交换膜还可用作液流电池、高温电池、超级电容器等器件的隔膜材料。

主权项

1.一种燃料电池用侧链型高温质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)聚合物的氯甲基化/n将工程塑料聚合物溶解于第一溶剂，随后加入锌粉和三氟乙酸，在20～50℃下搅拌0.5-2小时后，逐滴加入氯甲醚，滴加完毕后再反应0.5-5小时，将反应结束后的混合物倒入第一沉淀剂中进行沉淀，然后依次过滤，洗涤、干燥，得到氯甲基化聚合物；/n(2)聚合物侧链原子自由基聚合/n将步骤(1)中得到的氯甲基化聚合物溶解于第二溶剂，随后在无水无氧条件下加入CuCl或CuBr和联吡啶得到反应混合溶液，所述CuCl或CuBr和联吡啶的物质的量之比为1:1～1:5，所述反应混合溶液在20～50℃下搅拌0.5-2小时后加入乙烯基咪唑单体(VIm)，所述乙烯基咪唑单体(VIm)的加入量为CuCl或CuBr的物质的量的20～200倍，然后在50～100℃范围内恒温反应12-48h，将反应结束后的反应混合物倒入第二沉淀剂中进行沉淀，得到白色絮状沉淀，抽滤，然后依次过滤，洗涤、干燥，得到乙烯基咪唑功能化的侧链型聚合物；/n(3)成膜/n将步骤(2)中得到的侧链型聚合物溶解于第三溶剂中得到铸膜液，然后在洁净的基体上成膜，加热烘干即得聚合物薄膜；/n(4)酸掺杂后处理/n将步骤(3)得到的聚合物薄膜在磷酸、杂多酸或者两者的混合物溶液中浸泡，直到达到饱和吸酸量，取出后擦去表面残留的附着酸，得到高温质子交换膜材料。/n