[发明专利]一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜及其制备方法

权利要求书

1.一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将氧化铝、氧化锆粉末按照质量比10～30:20～50混合均匀，得到混合粉末；

b、向a步骤得到的混合粉末中滴加氨水，边滴加边搅拌，控制反应温度为50～60℃，氨水流量为1800～2200mL/h，滴加完氨水后再保温1～2h，得到氧化铝-氧化锆水凝胶；

c、采用高压喷枪，将b步骤得到的氧化铝-氧化锆水凝胶均匀喷涂在耐高温磺化聚合物表面，形成一层厚度为10～100μm的复合膜；

d、采用CO₂激光扫描器，对c步骤得到复合膜进行扫描烧结，得到磺化聚合物与微孔陶瓷薄膜的复合体；

e、将d步骤得到的磺化聚合物与微孔陶瓷薄膜的复合体在离子液中浸泡12～24h，使得离子液充分负载于磺化聚合物与微孔陶瓷薄膜的复合体上，得到负载有离子液的复合体；

f、最后在e步骤得到的负载有离子液的复合体上复合一层耐高温磺化聚合物，经过热压，真空干燥，得到燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜。

2.根据权利要求1所述一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜的制备方法，其特征在于，b步骤中氨水浓度为1.5～3mol/L。

3.根据权利要求1或2所述一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜的制备方法，其特征在于，b步骤中氨水与氧化锆的摩尔比2～3:1。

4.根据权利要求1所述一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜的制备方法，其特征在于，步骤c中高压喷枪的压力为15～30MPa，温度为60～90℃。

5.根据权利要求1所述一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜的制备方法，其特征在于，所述耐高温磺化聚合物为磺化聚芳醚酮、磺化聚芳醚砜、磺化聚酰亚胺、磺化聚苯乙烯、磺化聚芳醚中的至少一种。

6.根据权利要求5所述一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜的制备方法，其特征在于，d步骤中所述CO₂激光扫描器的功率为2 KW～5KW，激光扫描功率密度为9×10³～3×10⁴，扫描速率为8～15mm/s。

7.根据权利要求1所述一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜的制备方法，其特征在于，e步骤中所述离子液为咪唑阳离子与磺酸根阴离子组成的离子液。

8.根据权利要求1所述一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜的制备方法，其特征在于，f步骤中所述热压采用热压机热压，热压温度110～140℃，压力为130～200kg/cm²，热压时间为30～300s。

9.根据权利要求1所述一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜的制备方法，其特征在于，f步骤中所述真空干燥温度为60℃，干燥时间为10～15h。

10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的一种燃料电池用耐高温陶瓷基质子交换膜。