【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池隔膜，具体来说涉及一种质子交换膜及其制备方法。
技术介绍
1、能源供应对现代社会尤为重要，尤其是在交通运输和发电领域，然而，日益枯竭的化石燃料和它们造成的环境污染导致了全球性的急需解决的问题。相应的，发展可再生能源还是清洁能源迫在眉睫，而对清洁能源的研究如燃料电池已成为一个研究热点。质子交换膜燃料电池(pemfc)有很多优点:内阻低、密度大、稳定性好，有害物质排放量低。质子交换膜(pems)是一种新型的质子交换膜，是pemfc的关键部分，因为其主要的作用是传输质子，防止正极和负极直接接触，从而其性能直接影响到了pemfc的使用。
2、质子交换膜燃料电池具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点，被公认为是电动汽车、固定发电站等的首选能源。在质子交换膜燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过质子交换膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流，因此质子交换膜的性能对质子交换膜燃料电池的性能起着非常重要的作用，它的好坏直接影响质子交换膜燃料电池的使用寿命。
3、迄今最常用的质子交换膜仍然是美国杜邦公司的nafion膜，nafion膜具有质子电导率高和化学稳定性好的优点，目前pemfc大多采用nafion等全氟磺酸膜，国内装配pemfc所用的pems主要依靠进口。但nafion类膜仍存在下述缺点：制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致成本较高；因此研发一种新
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种浆料。
2、本专利技术的另一目的在于提供上述浆料的制备方法。
3、本专利技术的另一目的在于提供一种质子交换膜。
4、本专利技术的另一目的在于提供制备上述质子交换膜的方法。
5、本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
6、一种质子交换膜，包括：羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜(spes)，按质量份数计，在质子交换膜中，所述羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜(spes)的比为(1～5)：(0.2～1.1)：(26～28)，优选为(2～4.5)：(0.5～1.1)：(26～27)，再优选为(2～4)：(0.6～1.1)：(26～27)，再优选为(2～3.5)：(0.7～1)：(26～27)，最优选为(2.5～3.5)：(0.7～0.9)：(26～27)。
7、制备上述质子交换膜的方法，包括：将浆料进行静电纺丝，在高压静电场的作用下形成纤维，被接收基底接收，干燥，在接收基底上得到质子交换膜。
8、在上述技术方案中，所述静电纺丝的电压为22～30kv。
9、在上述技术方案中，静电纺丝过程中注射器的推进速度为0.5～1.5ml/h。
10、在上述技术方案中，静电纺丝机中的接收基底为平面锡纸等，接收基底的材质不做限定，只要接收基底能够在静电纺丝后容易揭下质子交换膜即可。
11、在上述技术方案中，干燥的温度为50～60℃，干燥的时间为6～12h。
12、在上述技术方案中，质子交换膜的厚度为15～300μm，当质子交换膜的厚度为20～100μm时效果更好。
13、一种浆料，包括：羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜(spes)溶液，按质量份数计，羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜(spes)溶液中磺化聚醚砜(spes)的比为(1～5)：(0.2～1.1)：(26.29～27.66)。
14、上述浆料的制备方法，包括：将羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜(spes)溶液混合至均匀，得到浆料，按质量份数计，所述羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜(spes)溶液中磺化聚醚砜(spes)的比为(1～5)：(0.2～1.1)：(26.29～27.66)。
15、在上述技术方案中，将羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜(spes)溶液混合，以300～500r/min的搅拌速度搅拌12～18h至均匀。
16、在上述技术方案中，获得磺化聚醚砜(spes)溶液的方法包括以下步骤：
17、步骤1，将聚醚砜(pes)和磺化试剂混合至均匀，冷却，搅拌至产生沉淀，洗涤，烘干，得到丝状的磺化聚醚砜(spes)，其中，按质量份数计，聚醚砜(pes)和磺化试剂的比为(10～22.5)：(77.5～90)；
18、在步骤1中，所述磺化试剂为浓硫酸。
19、在步骤1中，将聚醚砜(pes)和磺化试剂混合，在40～55℃以400～500r/min的速度搅拌6～10h至均匀。
20、在步骤1中，所述冷却的温度为0～5℃。
21、在步骤1中，于0～5℃以400～500r/min的转速搅拌至产生沉淀。
22、在步骤1中，洗涤采用水。
23、在步骤1中，烘干的温度为110～130℃，烘干的时间为10～14h。
24、磺化聚醚砜(spes)溶液为磺化聚醚砜(spes)和第一溶剂的混合物。
25、步骤2，将所述丝状的磺化聚醚砜(spes)和第一溶剂混合至均匀，得到磺化聚醚砜(spes)溶液，其中，按质量份数计，在磺化聚醚砜(spes)溶液中，磺化聚醚砜(spes)和第一溶剂的比为(20～32)：(68～80)。
26、在步骤2中，将磺化聚醚砜(spes)和第一溶剂混合，于室温以400～500r/min的速度搅拌16～20h至均匀。
27、在步骤2中，所述第一溶剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)。
28、氨基磺酸、羟乙基纤维素和磺化聚醚砜(spes)在质子交换膜中协同提高力学性能、质子传导率、吸水率和/或水解稳定性的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
29、1.本专利技术通过静电纺丝制备质子交换膜，并引入羟乙基纤维素(hec)和氨基磺酸，使得质子交换膜具有较高的质子传输能力和良好的化学稳定性，其中，羟乙基纤维素对质子交换膜具有较高的保水效果，同时也是粘结剂，在提高质子交换膜拉伸性能的同时提高吸水率，使质子交换膜具有较高稳定性，氨基磺酸可以提高质子交换膜的质子电导率；
30、2.本专利技术通过静电纺丝制备了小尺寸纤维状的质子交换膜；浆料的制备方法具有较高的可重复性且操作简单。
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1.一种质子交换膜，其特征在于，包括：羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜，按质量份数计，在质子交换膜中，所述羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜的比为(1～5)：(0.2～1.1)：(26～28)。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，质子交换膜的厚度为15～300μm。
3.制备权利要求1所述质子交换膜的方法，其特征在于，包括：将浆料进行静电纺丝，在高压静电场的作用下形成纤维，被接收基底接收，干燥，在接收基底上得到质子交换膜。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述静电纺丝的电压为22～30KV。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，静电纺丝过程中注射器的推进速度为0.5～1.5mL/h。
6.一种浆料，其特征在于，包括：羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜溶液，按质量份数计，羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜溶液中磺化聚醚砜的比为(1～5)：(0.2～1.1)：(26～28)。
7.如权利要求6所述浆料的制备方法，其特征在于，包括：将羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜溶液混合至均匀，
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，磺化聚醚砜溶液为磺化聚醚砜和第一溶剂的混合物，按质量份数计，磺化聚醚砜和第一溶剂的比为(20～32)：(68～80)。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
10.氨基磺酸、羟乙基纤维素和磺化聚醚砜在质子交换膜中协同提高力学性能、质子传导率、吸水率和/或水解稳定性的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜，其特征在于，包括：羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜，按质量份数计，在质子交换膜中，所述羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜的比为(1～5)：(0.2～1.1)：(26～28)。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，质子交换膜的厚度为15～300μm。
3.制备权利要求1所述质子交换膜的方法，其特征在于，包括：将浆料进行静电纺丝，在高压静电场的作用下形成纤维，被接收基底接收，干燥，在接收基底上得到质子交换膜。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述静电纺丝的电压为22～30kv。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，静电纺丝过程中注射器的推进速度为0.5～1.5ml/h。
6.一种浆料，其特征在于，包括：羟乙基纤维素、氨基磺酸和磺化聚醚砜溶液，按质量...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏碧海，袁海朝，王宇新，王曜，徐锋，王晓静，贾湃湃，高杨，高晶晶，王然然，胡晓凯，韩笑天，胡晓梦，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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