[发明专利]一种复合质子交换膜及其制备方法和应用有效

专利信息
申请号: 202110623796.6 申请日: 2021-06-04
公开(公告)号: CN113299959B 公开(公告)日: 2022-07-08
发明(设计)人: 王丽华;汪前东;仇智;何敏;杨海军;宋延林 申请(专利权)人: 中国科学院化学研究所
主分类号: H01M8/1044 分类号: H01M8/1044;H01M8/1081;H01M8/18
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100190 *** 国省代码: 北京;11
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要: 发明公开了一种复合质子交换膜及其制备方法和应用。本发明的复合质子交换膜是在聚苯并咪唑铸膜液中加入含羟基物质,通过在非溶剂凝固浴中固化成膜,制得的复合质子交换膜带有双致密皮层,且在膜内部形成网状贯通的孔道结构。本发明在聚苯并咪唑铸膜液中加入了含羟基物质,利用该物质富含的大量羟基为质子传输提供通道,从而提高质子交换膜的质子电导率;同时,使用了交联剂使含羟基物质大分子上的羟基部分地被封闭,从而提高复合质子交换膜的尺寸稳定性。本发明的复合质子交换膜,性能优异,制备工艺简单,易于实现工业化生产。
搜索关键词: 一种 复合 质子 交换 及其 制备 方法 应用
【主权项】:
暂无信息
下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国科学院化学研究所,未经中国科学院化学研究所许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/patent/202110623796.6/,转载请声明来源钻瓜专利网。

同类专利
  • 一种燃料电池用复合型高温质子交换膜及其制备方法和应用-202310284492.0
  • 宋微;赵雨桐;邵志刚 - 中国科学院大连化学物理研究所
  • 2023-03-22 - 2023-06-27 - H01M8/1044
  • 本发明公开一种一种燃料电池用复合型高温质子交换膜及其制备方法和应用。该复合型高温质子交换膜原料包括聚醚砜(PES)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、磷酸根型固体酸;所述磷酸根型固体酸包括磷酸二氢盐和磷酸五氢盐。本发明使用两种磷酸根型固体酸制备复合膜,相比于单独加入磷酸二氢盐或磷酸五氢盐的掺杂膜,通过磷酸二氢盐的加入,提高磷酸五氢盐掺杂膜的使用温度,通过磷酸五氢盐的加入,提高磷酸二氢盐掺杂膜的质子电导率。本发明的复合膜由于电导率高、无磷酸流失率问题,组装的电池具有更优的性能和寿命。
  • 一种钒液流电池用复合质子交换膜及其制备方法-202310214162.4
  • 肖伟 - 辽宁科京新材料有限公司
  • 2023-03-08 - 2023-06-09 - H01M8/1044
  • 本发明涉及质子交换膜制备领域,特别是一种钒液流电池用复合质子交换膜及其制备方法。复合质子交换膜从材料和结构两方面进行改进,主要组成材料包括全氟磺酸树脂和磺化聚醚醚酮树脂,膜的微观结构包括高强度树脂网络和高离子导电性树脂颗粒,二者有机结合成为整体。复合质子交换膜主要通过聚醚醚酮树脂的磺化处理及纳米颗粒的制备、铸膜液及复合膜的流延制备等,所得膜显示出优异的离子传输选择性、适宜的溶胀性和良好的机械强度,综合性能优于市售质子交换膜。同时,本发明技术工艺简单、原料易得,无需昂贵、复杂的生产设备,易于实现规模化生产。该技术可显著推进钒液流电池的性能提升和成本降低,促进其在规模化储能领域的推广。
  • 一种全钒液流电池用新型质子交换膜及其制备方法-202310214155.4
  • 肖伟 - 辽宁科京新材料有限公司
  • 2023-03-08 - 2023-06-06 - H01M8/1044
  • 本发明提供了一种全钒液流电池用新型质子交换膜及其制备方法。所述新型质子交换膜由三种树脂材料构成,第一树脂材料构成膜的整体骨架,颗粒状的第二和第三树脂材料分别携带酸、碱功能基团,填充在第一树脂材料中,调节第一树脂材料分子链段的空间构型,构建导氢阻钒网络,强化膜的离子扩散选择性。新型质子交换膜主要通过功能粒子处理、铸膜液配置和膜流延制备等工艺获得,膜材料的综合性能优于市售产品。本发明制膜工艺相对简单、膜结构可控性强,易于实现规模化生产,可促进全钒液流电池在规模化储能领域的快速应用。
  • 一种用于阴离子交换膜燃料电池的聚乙烯醇/聚季铵盐阴离子交换膜-202010752234.7
  • 范敏敏;张明华;杨召杰;肖亚飞;张熙 - 四川大学
  • 2020-07-30 - 2023-03-10 - H01M8/1044
  • 本发明提供了一种用于阴离子交换膜燃料电池的聚乙烯醇/聚季铵盐阴离子交换膜,属于燃料电池领域。该交换膜是将聚乙烯醇/聚季铵盐交联膜浸于碱溶液中,使聚乙烯醇/聚季铵盐交联膜氢氧根离子化后而得;所述聚乙烯醇/聚季铵盐交联膜是用戊二醛交联聚乙烯醇/聚季铵盐膜后而得;所述聚乙烯醇/聚季铵盐膜由如下重量配比的原料制备而成:聚乙烯醇1~5份,聚季铵盐0.1~5份。该交换膜具有良好的力学性能和热稳定性;同时,其吸水率和溶胀度能够满足使用要求;此外,该交换膜电导率高,优于现有技术;该交换膜还具有良好的抗氧化性和耐碱性,化学性能稳定,可显著延长其使用寿命。该交换膜可应用于阴离子交换膜燃料电池,具有良好的应用前景。
  • SCOF磺化聚苯并咪唑离子交换复合膜及其制备方法-202211288319.X
  • 张蓉;江小松;李京浩;王含;王兴皓;颜嘉彤 - 北京和瑞储能科技有限公司
  • 2022-10-20 - 2023-03-07 - H01M8/1044
  • 本发明属于离子交换膜技术领域,具体公开了一种SCOF磺化聚苯并咪唑离子交换复合膜及其制备方法,形成SCOF磺化聚苯并咪唑离子交换复合膜的SCOF磺化聚苯并咪唑具有SCOF单元和磺化聚苯并咪唑单元,本发明以磺化聚苯并咪唑作为聚合物基体,将磺酸功能化的COF填料引入到磺化聚苯并咪唑基质中,通过亲水基团和孔结构协同作用以构建高质子选择性纳米通道对其进行功能化改性,使得该复合膜具有高的离子选择性和质子传导能力,有效提升了磺化聚苯并咪唑复合膜的铁铬液流电池性能和物理化学性能。
  • 高选择性和高强度的高增强离聚物膜-202211492447.6
  • 铃木健之;A·阿加波夫;M·埃德蒙森 - W.L.戈尔及同仁股份有限公司;日本戈尔合同会社
  • 2018-06-15 - 2023-03-07 - H01M8/1044
  • 实施方式涉及具有以下特征的复合膜:相对于PEM的总体积增加的微孔聚合物结构的体积;降低的渗透性和因此增加的选择性;以及较低的离聚物含量。将增加量的微孔聚合物结构的聚合物与低当量重量的离聚物(例如,<460cc/摩尔当量)混合以获得具有至少两种不同材料的复合材料。各种实施方式提供了一种复合膜,其包含占复合膜总体积的13体积%至65体积%的微孔聚合物结构,以及浸渍在该微孔聚合物结构中的离聚物。复合膜的酸含量为1.2meq/cc至3.5meq/cc,以及/或者复合膜的厚度小于17微米。基于质子传导性和氢渗透性,复合膜的选择性大于0.05MPa/mV。
  • 质子交换膜燃料电池用酸碱共混膜及其制备方法-202211028377.9
  • 王超;申如星;杨洁;刘鑫;郭艳艳;童隆志 - 中北大学
  • 2022-08-25 - 2022-11-25 - H01M8/1044
  • 本发明公开了一种质子交换膜燃料电池用酸碱共混膜,由85‑95wt%碱性有机聚合物PNBN和5‑15wt%酸性有机聚合物SPI共混制备而成,本发明通过在碱性有机聚合物中引入酸性有机聚合物,在降低膜材料生产成本的前提下,能够满足质子交换膜燃料电池对于质子交换膜的要求,以其作为燃料电池的质子交换膜使用,能够提升质子交换膜在低离子交换容量下的较好的质子电导率,并保证了一定的电池性能。
  • 一种碳纳米管接枝聚丙烯腈纤维的复合纤维膜的制法和应用-202110021707.0
  • 石晓明 - 腾强科技(北京)有限责任公司
  • 2021-01-08 - 2022-09-30 - H01M8/1044
  • 本发明涉及质子交换膜技术领域,且公开了一种碳纳米管接枝聚丙烯腈纤维的复合纤维膜,聚丙烯腈化学接枝到碳纳米管的表面,通过静电纺丝法,得到碳纳米管接枝聚丙烯腈纤维的复合纤维膜,化学接枝作用使碳纳米管更加均匀分散到聚丙烯腈纤维的基体中,以碳纳米管作为化学交联位点,与聚丙烯腈纤维形成三维交联网络,有效地将Nafion溶液活性组分充分吸收到聚丙烯腈纤维三维空间网络中,得到的碳纳米管‑聚丙烯腈‑Nafion复合质子交换膜,含有丰富亲水性氨基和羧基,以及三维空间网络,在协同作用下显著提高了质子交换膜的质子传导率。
  • 一种复合质子交换膜及其制备方法和应用-202110623796.6
  • 王丽华;汪前东;仇智;何敏;杨海军;宋延林 - 中国科学院化学研究所
  • 2021-06-04 - 2022-07-08 - H01M8/1044
  • 本发明公开了一种复合质子交换膜及其制备方法和应用。本发明的复合质子交换膜是在聚苯并咪唑铸膜液中加入含羟基物质,通过在非溶剂凝固浴中固化成膜,制得的复合质子交换膜带有双致密皮层,且在膜内部形成网状贯通的孔道结构。本发明在聚苯并咪唑铸膜液中加入了含羟基物质,利用该物质富含的大量羟基为质子传输提供通道,从而提高质子交换膜的质子电导率;同时,使用了交联剂使含羟基物质大分子上的羟基部分地被封闭,从而提高复合质子交换膜的尺寸稳定性。本发明的复合质子交换膜,性能优异,制备工艺简单,易于实现工业化生产。
  • 质子交换膜及其制备方法和应用-202011371346.4
  • 孟晓宇;丛川波;叶海木;周琼;王悦宁 - 中国石油大学(北京)
  • 2020-11-30 - 2022-04-15 - H01M8/1044
  • 本发明提供一种质子交换膜及其制备方法和应用,该质子交换膜包括共价有机框架材料和与所述共价有机框架材料复合的离子型聚合物。本发明提供的质子交换膜兼具良好的质子电导率、质子电导率稳定性和机械性能等特性,能够提高燃料电池的能量转换率和使用寿命等品质;此外,本发明的制备方法原位合成上述质子交换膜,具有制备过程简单、成本低、绿色环保等优点,在产业上具有重要的实用意义。
  • 一种含交联型磺化POSS的Nafion基复合质子交换膜、制备方法及其应用-202110208808.9
  • 孟跃中;李臻;王拴紧;肖敏;韩东梅 - 中山大学
  • 2021-02-24 - 2022-04-05 - H01M8/1044
  • 本发明公开了一种含交联型磺化POSS的Nafion基复合质子交换膜、制备方法及其应用。本发明以Nafion为基体,以双功能化笼型倍半硅氧烷(Vi‑POSS‑SO3Na)为性能增强成分;通过溶液共混,刮涂烘干成膜,再加热交联。复合膜中的Vi‑POSS‑SO3Na之间发生热交联,原位热交联形成POSS‑SO3Na纳米块。再经酸化处理后,形成X‑Nafion@POSS复合膜。本发明制备方法简单,原料易得,但对复合质子交换膜的性能有巨大提升,甲醇渗透率最高可以下降约50%。较Nafion重铸膜相比,阻醇性能高,热稳定性和抗氧化能力强,力学性能及尺寸稳定性好,在甲醇燃料电池中具有广阔的应用前景。
  • 一种耦合导电高分子的质子交换复合膜及制备方法-202111547615.2
  • 张洪杰;郝金凯;邵志刚 - 中国科学院大连化学物理研究所
  • 2021-12-15 - 2022-03-25 - H01M8/1044
  • 本发明公开了一种耦合导电高分子的质子交换复合膜及制备方法,将微孔膜经过氧化聚合反应,在微孔膜面形成致密的导电聚合物层;导电聚合物和全氟磺酸树脂具有更好的亲和性;所述制备方法包括以下步骤:首先将高浓度氯化铁溶液和全氟磺酸树脂液混合,搅拌均匀;其次将聚四氟乙烯微孔膜浸渍在上述配置溶液中一段时间,取出烘干;再次将聚四氟乙烯微孔膜膜浸渍于导电有机化合物中,进行聚合反应,形成导电高分子聚合物;最后将含有导电高分子聚合物的膜浸渍在全氟磺酸树脂液中一段时间,取出水洗干燥得质子交换复合膜,本发明制备的复合膜使得复合膜结构变的更加致密并且表面有非常致密的导电薄层,复合膜的质子导率和机械强度大大提升。
  • 一种基于N-螺环季铵盐聚合物的共混阴离子交换膜-201910081975.4
  • 申迎华;王薪;盛卫冰;戴胜;李南文 - 太原理工大学
  • 2019-01-28 - 2021-07-23 - H01M8/1044
  • 本发明公开了一种基于N‑螺环季铵盐聚合物的共混阴离子交换膜,是以式(I)所示的N‑螺环季铵盐聚合物和式(II)所示的聚苯并咪唑为原料:按照N‑螺环季铵盐聚合物∶聚苯并咪唑=2~4∶1的质量比共溶于极性溶剂中得到聚合物溶液,浇铸成膜,干燥后制备得到。本发明制备的共混膜不仅具有较高的氢氧根电导率和适度的吸水溶胀性,还具有良好的机械性能及优异的电池性能,以其制备燃料电池的寿命接近100h。
  • 一种共混型阴离子交换膜及其制备方法-201811316306.2
  • 张凤祥;巩守涛;李旅;马玲玲;李攀月;阿克塔 - 大连理工大学
  • 2018-11-07 - 2021-07-06 - H01M8/1044
  • 一种共混型阴离子交换膜及其制备方法,属于燃料电池固体电解质膜领域。膜材料以氯甲基化聚砜为聚合物基,溴甲基化PIM‑1作为共混组分,以N‑甲基吗啉作为离子基团,两种聚合物同时进行季铵化后制备一种新型的共混型阴离子交换膜。共混入BrPIM制备的膜相比于纯MmPSF膜具有更低的IEC和更高的氢氧根离子电导率以及更好的尺寸稳定性。本发明利用PIM聚合物单元中存在氰基而形成的氰基‑氰基、氰基‑吗啉中的强相互作用力使膜保持良好的尺寸稳定性;利用PIM的刚性扭曲主链构造膜内微孔来提高电导率。本发明制备的阴离子膜具有可调控性,具有较好的耐碱稳定性、尺寸定性以及较高的电导率,同时对于探索膜内自由体积对电导率的影响具有重要意义。
  • 一种含烷基长侧链的磺化聚芳醚酮砜与金属有机框架共混的质子交换膜及其制备方法-202110338250.6
  • 徐晶美;陈璇;巨盟池;张振国;任佳会;张宇峰;王哲 - 长春工业大学
  • 2021-03-30 - 2021-07-02 - H01M8/1044
  • 本发明公开了一种含烷基长侧链的磺化聚芳醚酮砜与金属有机框架共混的质子交换膜及其制备方法,通过加入具有磺酸基团的的烷基长侧链构筑亲/疏水微相分离结构,之后加入金属有机框架作为有机—无机填料,MOFs的刚性骨架可以约束聚合物链的运动,增强复合膜的尺寸稳定性,框架内的氢键网络也能够为质子迁移提供通道,促进质子的传输。杂化膜的具体组成为:以含羧基与双键的磺化聚芳醚酮砜(C‑SPAEKS‑DBS)为有机基质,2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙烷磺酸(AMPS)为侧链,Im‑MOF‑801为有机‑无机填料,实验表明,本发明所制备的杂化膜的厚度在75‑90μm,表现出优异的质子传导率,相比较于纯C‑SPAEKS‑DBS‑AMPS(30℃为0.0487S/cm‑1,80℃为0.0809 S/cm‑1),C‑SPAEKS‑DBS‑AMPS‑0.5%Im‑MOF‑801(30℃为0.1205 S/cm‑1,80℃为0.1992 S/cm‑1),表现出极大的提升,约为纯膜的2.5倍。
  • 一种含氨基磺化聚芳醚酮砜共混金属有机框架复合膜及其制备方法-202110338524.1
  • 徐晶美;巨盟池;陈璇;张振国;任佳会;王哲;张宇峰 - 长春工业大学
  • 2021-03-30 - 2021-07-02 - H01M8/1044
  • 本发明公开了一种含氨基的磺化聚芳烯醚酮砜共混ZIF‑67金属有机框架复合型质子交换膜,其中,所述的含氨基的磺化聚芳烯醚酮砜和ZIF‑67的质量比为1:0.05~0.15。采用常规溶液法所制备的ZIF‑67晶体由2‑甲基咪唑与钴离子桥连而成,具有SDO型拓扑结构。同时,ZIF‑67具备开放式的骨架结构和规则的孔道结构的也具有优异的化学稳定性及热稳定性。含氨基的磺化聚芳烯醚酮砜中的氨基和ZIF‑67中所含钴离子具有较好的配位作用,从而形成致密的ZIF‑67杂化膜,可以提高复合膜的质子传输能力。ZIF‑67还可以增强复合膜的热稳定性、尺寸稳定性和化学稳定性。实验结果表明,本发明的杂化膜在80 oC时的质子传导率为0.044 S cm‑1‑0.116 S cm‑1,杂化膜的厚度为35~65μm。
  • 一种具有半互穿网络结构的高温质子交换膜材料及其制备方法-202110208546.6
  • 孟跃中;蒋俊俏;曲二丽;王拴紧;肖敏;韩东梅 - 中山大学
  • 2021-02-24 - 2021-06-22 - H01M8/1044
  • 本发明公开了一种具有半互穿网络结构的高温质子交换膜材料及其制备方法。本发明中半互穿网络结构的高温质子交换膜材料,是将含羧基功能团的聚芳醚和氨基封端的小分子聚苯并咪唑与线型芳醚型聚苯并咪唑混合溶液通过流延法或浇铸法原位交联成膜得到,其中含有羧基功能团的聚芳醚通过含羧基双酚单体和4,4’‑二氟二苯甲酮缩聚得到,氨基封端的聚苯并咪唑由间苯二甲酸和3,3’‑二氨基联苯胺缩合合成。本发明制备的半互穿网络结构的高温质子交换膜材料具有质子传导能力强、化学稳定性好及电池性能优异等优点。
  • 一种混合基质型阴离子膜及其制备方法-201811316503.4
  • 张凤祥;李旅;巩守涛;李攀月;阿克塔;马玲玲;周芮霆;贾亚斌 - 大连理工大学
  • 2018-11-07 - 2021-06-18 - H01M8/1044
  • 一种混合基质型阴离子膜及其制备方法,属于电池膜材料领域。阴离子膜以羟胺化亲水改性的聚合物材料为基底,掺杂负载有季铵盐的共价有机骨架材料。制备时先后进行共价有机骨架材料的单体制备及聚合、聚合物的羟胺化亲水改性、共价有机骨架材料与羟胺化改性聚合物均匀混合及延流成膜,最后经过碱处理得阴离子交换膜。本发明的共价有机骨架材料中负载有季铵基团,能够有效提高离子传导率;共价有机骨架的多孔结构能够增加膜内自由体积以促进氢氧根传递,其刚性骨架能够显著抑制膜内溶胀;羟胺基团能够提高膜的亲水性,促进良好水合离子通道的形成,同时极性的羟胺基团能够促进聚合物与共价有机骨架材料间的相容性;阴离子膜具有较好的尺寸稳定性。
  • 一种有机高温质子交换膜及其制备方法-201810206255.1
  • 胡金波;何正标;陈佳孝;祝传贺;邓玲 - 中国科学院上海有机化学研究所
  • 2018-03-13 - 2021-03-23 - H01M8/1044
  • 本发明一种有机高温质子交换膜及其制备方法,具体地,聚苯并咪唑类型化合物A与另外一种碱性聚合物B以及有机高分子交联剂C作为原料复合而成,其中,所述的A与B的摩尔比nA:nB=1:0.01‑99.99,A与C的摩尔比nA:nC=1:0.01‑10.00。本发明还提供了所述的有机高温质子交换膜的制备方法。本发明的有机高温质子交换膜兼具高质子电导率、高机械强度、高的热稳定性、高的抗氧化稳定性以及低的溶胀率,非常适合用于质子交换膜燃料电池。
  • 电解质膜-201980020613.2
  • 国田友之;梅田浩明;井上达广 - 东丽株式会社
  • 2019-03-19 - 2020-11-03 - H01M8/1044
  • 本发明的目的在于,提供在不对电解质膜实施物理性处理且表面改性效果不失活的情况下改善与催化剂层的接合性,实现良好的发电性能的电解质膜。为了达到上述目的,本发明的电解质膜包含高分子电解质和非离子性氟系表面活性剂。
  • 一种磷化聚苯醚质子交换膜及其制备方法-201810140842.5
  • 周志强 - 温州市赢创新材料技术有限公司
  • 2018-02-11 - 2020-05-05 - H01M8/1044
  • 本发明公开了一种磷化聚苯醚质子交换膜及其制备方法,以三水铝石为原料,采用硅烷偶联剂进行表面处理,以脂肪酸聚乙二醇酯为分散剂,分散到乙酸乙酯溶液中,得到活化溶液,然后以4,4′‑二苯基甲烷二异氰酸酯为交联剂,在醇溶液中对聚苯醚进行交联改性,从而提高了聚苯醚的成膜强度,交联之后再与羟基乙叉二膦酸共混,以对甲基苯磺酸为催化剂,实现醇与膦酸的酯化,本发明加入的三水铝石能够有效的提高成品质子膜的表面硬度和力学强度,从而提高成品质子膜的综合性能。
专利分类
×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

400-8765-105周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top