[发明专利]多孔水凝胶基中高温质子交换膜及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种多孔水凝胶基中高温质子交换膜及其制备方法和应用，是以亲水性单体通过自聚合或与亲水性高分子形成(半)互穿网络结构水凝胶薄膜并吸附去离子水溶胀，通过真空冷冻干燥，再吸附质子导体水溶液制备多孔水凝胶基中高温质子交换膜的方法。制得的水凝胶基质子交换膜的质子电导率可达0.1～0.15S·cm-1。本发明的制备方法优于传统质子导体掺杂的质子交换膜的制备方法，本发明充分利用水凝胶薄膜的多孔结构、溶胀性、独特吸附性和保持性将质子导体吸附进入水凝胶薄膜的三维网络结构并牢固密封。本发明的多孔水凝胶基中高温质子交换膜质子导体吸附量大、质子电导率高、操作温度宽、制备方法简便易行、成本低廉、改进空间大。

主权项

多孔水凝胶基中高温质子交换膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、将亲水性单体经提纯除去阻聚剂；(2)、按亲水性单体：水的质量比为1：0.5～1.5，在水中将亲水性单体溶解，形成均匀的单体溶液；(3)、在搅拌情况下，向单体溶液中加入占亲水性单体重量的0.02～0.08%的交联剂、单体重量的0.2～0.5%的引发剂，控制反应温度在70～80℃，在搅拌条件下让聚合反应进行； (4)、待步骤(3)中的反应液粘度达到120～150 mPa·s时将反应液转移至平底器皿中，让聚合反应于10～30 ℃继续进行，形成含水量较高的水凝胶薄膜；(5)、水凝胶薄膜经剥离、洗涤、干燥，得到干燥的水凝胶薄膜；(6)、将步骤(5)中的干燥水凝胶薄膜浸入去离子水至溶胀饱和，经真空冷冻干燥，形成干燥的多孔水凝胶薄膜；(7)、将步骤(6)中的干燥多孔水凝胶薄膜浸入浓度为0.1～10 mol·L‑1的质子导体水溶液至溶胀饱和，经洗涤、干燥，形成多孔水凝胶基中高温质子交换膜。