【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池材料，尤其涉及一种磷硅酸凝胶材料的制备方法和应用。
技术介绍
1、离聚物作为质子交换膜燃料电池(pemfc)中的重要组成，对于燃料电池催化层传导质子、保障铂高效催化具有重要作用。目前广泛使用的离聚物多为美国杜邦公司生产的全氟磺酸树脂该材料本身质子传导性能优越，各项性能指标相对较好。但是，在膜电极中同催化剂的紧密吸附及其磺酸基对活性位点的占据导致了较高的气体扩散阻力，进而影响了膜电极内部的反应进行。
2、尽管研究者们围绕现有商用离聚物的优化提出了多样化策略，但成本较高、合成工艺较为繁琐的局限性仍然是需要被正视的问题；同时，因技术垄断所带来的新型材料开发工作的迟缓与阻滞，从长远角度来看，不利于未来燃料电池研发工作进一步推进。为了打破技术封锁的现状，在不牺牲燃料电池性能的前提下，开发的替代材料或是新型复合材料，实现逐步降低体系内的用量，是燃料电池商业化发展的重要环节。
3、新型复合材料的实质需要满足如下三个条件：一是成本低廉、易于合成；二是与的亲和性较好，易于实现复合；三是在核心性质上，同保持一致，具备优越的质子传导性能。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种磷硅酸凝胶材料的制备方法和应用。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、技术方案一：
4、一种磷硅酸凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：将四乙氧基硅烷溶解在盐酸水溶液中得到硅前驱体溶液；在所述硅前驱体溶液中加入磷酸，
5、进一步地，所述磷酸中的磷与硅前驱体溶液中的硅的摩尔比为0.24、0.48或0.72。
6、进一步地，所述盐酸水溶液由盐酸和水制成，四乙氧基硅烷、盐酸和水的用量比为5g∶7.8μl∶1.728g；所述盐酸水溶液中盐酸的质量分数为36％。
7、技术方案二：
8、本专利技术还提供一种利用上述制备方法制备得到的磷硅酸凝胶材料。
9、技术方案三：
10、一种离聚物复合材料，将磷硅酸凝胶材料以添加剂的方式和复合；其中的磷硅酸凝胶材与的复合比例(质量比)为(1-3)∶1，优选1∶1或3∶1，更优选为1∶1，或，采用所述磷硅酸凝胶材料等质量取代部分取代量为50wt％。
11、技术方案四：
12、一种所述离聚物复合材料的制备方法，包括以下步骤：在中加入磷硅酸凝胶材料，搅匀，得到离聚物复合材料。
13、技术方案五：
14、一种所述离聚物复合材料在制备电极材料中的应用。
15、技术方案六：
16、一种所述离聚物复合材料在制备质子交换膜燃料电池中的应用。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
18、1)本专利技术采用来源广泛的硅前体和磷酸材料作为原料，通过简单的液相反应制得磷硅酸凝胶，磷硅酸凝胶室温下的阻抗为二十至三十欧姆，表明其质子传导性能优越，可以作为的添加剂或替代品；
19、2)本专利技术通过优化硅前体与磷前体配比，制备了不同磷硅比的凝胶样品(实测磷硅比0.12-0.39)，方法简单，操作简便，避免了繁琐的后处理步骤，可拓展到类似研究体系；
20、3)本专利技术提供的磷硅酸凝胶可以作为添加剂与复合，或者作为替代物替代部分进而实现新型离聚物复合材料制备，凝胶的引入可增强催化层内质子传导，因此采用复合材料制备膜电极可以提升燃料电池性能；当磷硅酸凝胶作为添加剂与复合，相较于无磷硅酸凝胶的燃料电池，其峰值功率密度最高可提升约15％；当磷硅酸凝胶替代部分所得到的pemfc峰值功率密度最高提升约为10％。
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1.一种磷硅酸凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将四乙氧基硅烷溶解在盐酸水溶液中得到硅前驱体溶液；在所述硅前驱体溶液中加入磷酸，得到磷硅酸凝胶材料；其中，所述磷酸中的磷与硅前驱体溶液中的硅的摩尔比为0.24-0.72。
2.根据权利要求1所述磷硅酸凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸中的磷与硅前驱体溶液中的硅的摩尔比为0.24、0.48或0.72。
3.根据权利要求1所述磷硅酸凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述盐酸水溶液由质量分数为36％的盐酸和水制成，四乙氧基硅烷、盐酸和水的用量比为5g∶7.8μL∶1.728g。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的制备方法制备得到的磷硅酸凝胶材料。
5.一种离聚物复合材料，其特征在于，将权利要求4所述的磷硅酸凝胶材料以添加剂的方式和复合；其中的磷硅酸凝胶材与的复合比例为(1-3)∶1。
6.一种离聚物复合材料，其特征在于，采用权利要求4所述的磷硅酸凝胶材料等质量取代部分取代量为50wt％。
7.一种如权利要求5或6所述的离聚物复合材料的制备方法，其特征
8.一种如权利要求5或6所述的离聚物复合材料在制备电极材料中的应用。
9.一种如权利要求5或6所述的离聚物复合材料在制备质子交换膜燃料电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种磷硅酸凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将四乙氧基硅烷溶解在盐酸水溶液中得到硅前驱体溶液；在所述硅前驱体溶液中加入磷酸，得到磷硅酸凝胶材料；其中，所述磷酸中的磷与硅前驱体溶液中的硅的摩尔比为0.24-0.72。
2.根据权利要求1所述磷硅酸凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸中的磷与硅前驱体溶液中的硅的摩尔比为0.24、0.48或0.72。
3.根据权利要求1所述磷硅酸凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述盐酸水溶液由质量分数为36％的盐酸和水制成，四乙氧基硅烷、盐酸和水的用量比为5g∶7.8μl∶1.728g。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的制备方...
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