一种改性质子交换电池隔膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及电池隔膜领域，提供一种改性质子交换电池隔膜的制备方法，解决现有技术的燃料电池能量效率低的缺陷,包括以下处理步骤：(1)以聚全氟乙烯膜为基膜，对基膜进行电子辐照；(2)将经过电子辐照处理的基膜浸泡在改性的聚醚醚酮中2～3h；(3)制备磺化剂：将双酚A型聚砜与1,4‑二氯甲氧基丁烷混合，反应生成氯甲基化聚砜，再加入2‑萘酚‑6,8‑二磺酸钾，制得磺化剂；(4)将步骤(2)的基膜取出，将步骤(3)的磺化剂浇注到基膜上，再用去离子水清洗基膜，将基膜取出浸泡在硫酸溶液中，与H

【技术实现步骤摘要】
一种改性质子交换电池隔膜的制备方法
本专利技术涉及电池隔膜领域，尤其涉及一种改性质子交换电池隔膜的制备方法。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcell，英文简称PEMFC)是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质，工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。质子交换膜燃料电池的结构是由几十至上百片膜电极、双极板交替串联组成，电池的两端采用绝缘端板密封并夹紧固定，电池工作过程中，气体经共用管道分配到各节膜电极上发生反应，各节电池生成水再经共用管道流出。为了保证有效的气体传输，电池生成水往往需要采用脉冲的方式排放，而在脉冲的过程中，电池气腔的压力会产生波动，膜电极的干湿环境也会发生剧烈变化，进而会给膜电极带来冲击；此外，在电堆组装过程中，膜电极的四周受到的组装力的影响，承受的压力较大，而中间部分则较小，应力的变化也会导致膜电极四周位置比较薄弱，在电池运行环境的波动过程中，会加速膜电极的机械衰减，甚至发生质子的破裂、穿孔的致命损伤。专利申请号为201510928102.9的专利提出了一种以1-3层薄层增强型质子交换膜为底膜，制备多层的功能性的增强型质子交换膜的方法，通过在膜表面喷涂含有功能性纳米颗粒的Nafion离子树脂溶液，然后高温热压将多层底膜粘合在一起形成多层的增强型质子交换膜，虽然Nafion膜具有优越的稳定性和质子导电性，但其价格昂贵，渗透性较差，在甲醇燃料电池中由于甲醇渗透，部分作为燃料的甲醇在阳极未经氧化而直接穿透Nafion膜到达阴极，致使甲醇燃料电池的能量效率大为降低。
技术实现思路
因此，针对以上内容，本专利技术提供一种改性质子交换电池隔膜的制备方法，解决现有技术的燃料电池能量效率低的缺陷。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种改性质子交换电池隔膜的制备方法，包括以下处理步骤：(1)以聚全氟乙烯膜为基膜，对基膜进行电子辐照，电子辐照的剂量为30～500kGy；(2)将经过电子辐照处理的基膜浸泡在改性的聚醚醚酮中2～3h，所述改性的聚醚醚酮的处理方法为：将聚醚醚酮与浓硫酸混合反应2～3h，加入N’N-二甲基乙酰胺、有机蒙脱土，在50～58℃搅拌4～5h，即得到改性的聚醚醚酮；(3)制备磺化剂：将双酚A型聚砜与1,4-二氯甲氧基丁烷混合，反应生成氯甲基化聚砜，再加入2-萘酚-6,8-二磺酸钾，制得磺化剂；(4)将步骤(2)的基膜取出，将步骤(3)的磺化剂浇注到基膜上，再用去离子水清洗基膜，将基膜取出浸泡在硫酸溶液中，与H+充分置换后取出并用去离子洗去硫酸，最后烘干处理，得到改性质子交换电池隔膜。进一步的改进是：步骤(4)的烘干温度为：50～70℃。进一步的改进是：步骤(2)中，N’N-二甲基乙酰胺、有机蒙脱土的用量以质量比计＝4～6:1。进一步的改进是：步骤(3)中聚砜与1,4-二氯甲氧基丁烷的用量以质量比计＝1:5～10。进一步的改进是：步骤(3)中氯甲基化聚砜与2-萘酚-6,8-二磺酸钾的用量以质量比计＝1:3～6。进一步的改进是：硫酸溶液的浓度为1～2mol/L。通过采用前述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术的质子交换膜，是以聚全氟乙烯膜为基膜，先对基膜进行电子辐照，使基膜主链的基团被打断，生成的聚氟化乙烯自由基能够与后续步骤的改性聚醚醚酮进行反应，提高质子交换膜的保水性能，增强质子交换膜的传导能力；电子辐照的剂量为30～500kGy，辐照的剂量保证了基膜主链可以被有效打断。聚醚醚酮具有多芳香结构，能够与聚氟化乙烯交联，使得隔膜具有较强的机械性能和热稳定性。本专利技术的隔膜具有较佳的阻醇效果，基膜中磺酸基团酸性较弱，羰基和醚键的存在使骨架的疏水性降低，从而出现较小的亲水区和疏水区的分离，较窄的质子通道和高支化结构，从而阻止甲醇分子的渗透。具体实施方式以下将结合具体实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。实施例一一种改性质子交换电池隔膜的制备方法，包括以下处理步骤：(1)以聚全氟乙烯膜为基膜，对基膜进行电子辐照，电子辐照的剂量为30kGy；(2)将经过电子辐照处理的基膜浸泡在改性的聚醚醚酮中2h，所述改性的聚醚醚酮的处理方法为：将聚醚醚酮与浓硫酸混合反应2h，加入N’N-二甲基乙酰胺、有机蒙脱土，N’N-二甲基乙酰胺、有机蒙脱土的用量以质量比计＝4:1，在50℃搅拌4h，即得到改性的聚醚醚酮；(3)制备磺化剂：将双酚A型聚砜与1,4-二氯甲氧基丁烷混合，聚砜与1,4-二氯甲氧基丁烷的用量以质量比计＝1:5，反应生成氯甲基化聚砜，再加入2-萘酚-6,8-二磺酸钾，氯甲基化聚砜与2-萘酚-6,8-二磺酸钾的用量以质量比计＝1:3～6，制得磺化剂；(4)将步骤(2)的基膜取出，将步骤(3)的磺化剂浇注到基膜上，再用去离子水清洗基膜，将基膜取出浸泡在浓度为1mol/L硫酸溶液中，与H+充分置换后取出并用去离子洗去硫酸，最后烘干处理，烘干温度为：50℃，得到改性质子交换电池隔膜。实施例二一种改性质子交换电池隔膜的制备方法，包括以下处理步骤：(1)以聚全氟乙烯膜为基膜，对基膜进行电子辐照，电子辐照的剂量为300kGy；(2)将经过电子辐照处理的基膜浸泡在改性的聚醚醚酮中2.5h，所述改性的聚醚醚酮的处理方法为：将聚醚醚酮与浓硫酸混合反应2.5h，加入N’N-二甲基乙酰胺、有机蒙脱土，N’N-二甲基乙酰胺、有机蒙脱土的用量以质量比计＝5:1,在54℃搅拌4.5h，即得到改性的聚醚醚酮；(3)制备磺化剂：将双酚A型聚砜与1,4-二氯甲氧基丁烷混合，聚砜与1,4-二氯甲氧基丁烷的用量以质量比计＝1:7,反应生成氯甲基化聚砜，再加入2-萘酚-6,8-二磺酸钾，氯甲基化聚砜与2-萘酚-6,8-二磺酸钾的用量以质量比计＝1:5,制得磺化剂；(4)将步骤(2)的基膜取出，将步骤(3)的磺化剂浇注到基膜上，再用去离子水清洗基膜，将基膜取出浸泡在浓度为1.5mol/L硫酸溶液中，与H+充分置换后取出并用去离子洗去硫酸，最后烘干处理，烘干温度为60℃,得到改性质子交换电池隔膜。实施例三一种改性质子交换电池隔膜的制备方法，包括以下处理步骤：(1)以聚全氟乙烯膜为基膜，对基膜进行电子辐照，电子辐照的剂量为500kGy；(2)将经过电子辐照处理的基膜浸泡在改性的聚醚醚酮中3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性质子交换电池隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下处理步骤：/n(1)以聚全氟乙烯膜为基膜，对基膜进行电子辐照，电子辐照的剂量为30～500kGy；/n(2)将经过电子辐照处理的基膜浸泡在改性的聚醚醚酮中2～3h，所述改性的聚醚醚酮的处理方法为：将聚醚醚酮与浓硫酸混合反应2～3h，加入N’N-二甲基乙酰胺、有机蒙脱土，在50～58℃搅拌4～5h，即得到改性的聚醚醚酮；/n(3)制备磺化剂：将双酚A型聚砜与1,4-二氯甲氧基丁烷混合，反应生成氯甲基化聚砜，再加入2-萘酚-6,8-二磺酸钾，制得磺化剂；/n(4)将步骤(2)的基膜取出，将步骤(3)的磺化剂浇注到基膜上，再用去离子水清洗基膜，将基膜取出浸泡在硫酸溶液中，与H

【技术特征摘要】
1.一种改性质子交换电池隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下处理步骤：
(1)以聚全氟乙烯膜为基膜，对基膜进行电子辐照，电子辐照的剂量为30～500kGy；
(2)将经过电子辐照处理的基膜浸泡在改性的聚醚醚酮中2～3h，所述改性的聚醚醚酮的处理方法为：将聚醚醚酮与浓硫酸混合反应2～3h，加入N’N-二甲基乙酰胺、有机蒙脱土，在50～58℃搅拌4～5h，即得到改性的聚醚醚酮；
(3)制备磺化剂：将双酚A型聚砜与1,4-二氯甲氧基丁烷混合，反应生成氯甲基化聚砜，再加入2-萘酚-6,8-二磺酸钾，制得磺化剂；
(4)将步骤(2)的基膜取出，将步骤(3)的磺化剂浇注到基膜上，再用去离子水清洗基膜，将基膜取出浸泡在硫酸溶液中，与H+充分置换后取出并用去离子洗去硫酸，最后烘干处理，得到改性质子交换电池隔膜。


2...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞晓，
申请(专利权)人：石狮申泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35