本发明专利技术的多孔隔膜以有机高分子树脂为原料制备而成的，并由形态各异的皮层和支撑层组成，步骤如下：将有机高分子树脂溶解在DMSO、DMAC、NMP或DMF的溶剂中，在温度为20～100℃下充分搅拌0.5～10h制成共混溶液；其中有机高分子树脂在共混溶液中的浓度为5～70wt%，易挥发性溶剂在混合溶剂中的浓度为0～50wt%；将步骤（1）制备的共混溶液倾倒在无纺布基底或直接倾倒在玻璃板或不锈钢板上挥发，然后将其浸渍入树脂的不良溶剂中5～600s，在-20～100℃温度下制备成多孔隔膜。多孔隔膜在燃料电池中应用保持了膜的离子透过性，实现离子交换膜在燃料电池中的功能，避免了聚合物氧化稳定性的降低。制备方法简单，孔径可控，成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种隔膜、该隔膜的制备方法及其应用，特别是ー种多孔隔膜及其制备方法以及在燃料电池中的应用。
技术介绍
直接甲醇燃料电池是有可能首先实现商业化的燃料电池，它不仅可以广泛用于燃料电池电动车，而且比一般电池高出5 10 倍的能量密度，在20 50°C下工作，可随时、方便地补充燃料。目前开发和使用的燃料电池隔膜，均为离子交換膜，即膜材料由含有离子交換基团的聚合物组成，主要分为含氟离子交換膜和非氟离子交換膜，由于含氟膜价格昂贵，离子选择性差等问题，研究人员针对非氟离子交換膜材料开展了大量研究和开发工作，常见的非氟聚合物为磺化或季氨化的聚芳酮、聚芳砜、聚芳醚、聚酰亚胺等材料。其中离子交換基团起着传输离子的作用，聚合物主链保证膜的机械性能。但对绝大多数非氟离子交換膜，离子交换基团的引入，大大降低了膜的氧化稳定性，限制了膜在燃料电池中的使用寿命。根据燃料电池的工作原理发现膜在电池内部所起到的主要作用是阻隔燃料(如甲醇、硼氢化钠)、导通离子和隔绝电子。对于绝大多数树脂来说，隔绝电子很容易做到，困难的是导通离子和隔绝燃料。进ー步研究直接甲醇燃料电池和直接硼氢化钠燃料电池发现，电池的内部是燃料和水的混合体系，离子可以通过水溶液进行传递。从这三点出发，考虑用不含离子交换基团的多孔膜作为燃料电池的隔膜。该类多孔膜的应用原理是，控制膜的孔径大小，利用树脂材料与甲醇、硼氢根离子和水的亲和差异，实现对燃料的有效阻隔。能实现该目的树脂包括聚こ烯醇、壳聚糖、交联聚丙烯酸、聚砜、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚偏氟こ烯、聚苯并咪唑、聚苯并恶唑、聚丙烯、聚こ烯、聚丁ニ烯或醋酸纤维素等。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前离子交换膜在燃料电池中存在的不足，提供一种在燃料电池中使用寿命长、阻隔效果好、制备方法简单的多孔隔膜及其制备方法以及在燃料电池中的应用。本专利技术的多孔隔膜是以ー种或ニ种以上的有机高分子树脂为原料制备而成的，所述的有机高分子树脂为聚こ烯醇、聚砜、聚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚偏氟こ烯、聚こ烯吡啶、聚丙烯腈、聚丙烯、聚こ烯、聚丁ニ烯或醋酸纤维素，所述的ニ种以上的有机高分子树脂为任意配比或等量配比。所述的多孔隔膜由形态各异的皮层和支撑层组成，所述的皮层厚度为0. l-50um,孔径尺寸为0. 05 50nm，孔隙率为6 90% ;所述的支撑层厚度为50 500mm，孔径尺寸为 0. 05 10 um。本专利技术多孔隔膜的制备方法，步骤如下I)将所述的有机高分子树脂溶解在DMSO、DMAC, NMP, DMF中的ー种或ニ种以上的溶剂中或溶解在DMSO、DMAC, NMP, DMF中的ー种或ニ种以上的溶剂与易挥发性溶剂混合的混合溶剂中，在温度为20 100°C下充分搅拌0. 5 IOh制成共混溶液；其中有机高分子树脂在共混溶液中的浓度为5 70wt%，易挥发性溶剂在混合溶剂中的浓度为0 50wt% ； 所述的ニ种以上的溶剂为任意配比或等量配比，所述的易挥发性溶剂为四氢呋喃或环己烷或氯仿； 2)将步骤(I)制备的共混溶液倾倒在无纺布基底或直接倾倒在玻璃板或不锈钢板上，挥发溶剂0 60秒，然后将其浸溃入树脂的不良溶剂中5 600s，在-20 100°C温度下制备成多孔隔膜，或将其置于树脂的不良溶剂的蒸汽气氛中，在-20 100°C下制备成多孔膜；所述的不良溶剂为水或甲醇或こ醇或丙酮。所述的燃料电池为直接甲醇类燃料电池或直接こ醇类燃料电池或直接硼氢化钠 燃料电池。本专利技术的多孔隔膜在燃料电池中的应用；所述的燃料电池为直接甲醇类燃料电池或直接こ醇类燃料电池或直接硼氢化钠燃料电池。本专利技术的有益结果如下1、本专利技术制备得多孔隔膜应用在燃料电池中，通过控制孔径大小实现水和燃料(醇、硼氢化钠)的分离，保持了膜的离子透过性，不需要引入任何离子交换基团，即可实现离子交换膜在燃料电池中的功能，避免了由于常规膜中离子交换基团的引入而导致的聚合物氧化稳定性的降低。2、该类膜材料制备方法简单，孔径可控，成本低、容易实现大批量生产。3、本专利技术拓宽了燃料电池用膜材料的种类和使用范围。附图说明图1为实施例1制备的多孔隔膜的截面 图2本实施例7制备的多孔隔膜的截面 图3为实施例10制备的多孔膜在直接硼氢化钠燃料电池中的运行エ况 图4为对比例Nafion212膜在直接硼氢化钠燃料电池中的运行エ况图。具体实施例方式本专利技术的多孔隔膜是以ー种或ニ种以上的有机高分子树脂为原料制备而成的，其中有机高分子树脂为聚こ烯醇、聚砜、聚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚偏氟こ烯、聚こ烯吡啶、聚丙烯腈、聚丙烯、聚こ烯、聚丁ニ烯或醋酸纤维素，ニ种以上的有机高分子树脂为任意配比，包括等量配比。本专利技术的多孔隔膜由形态各异的皮层和支撑层组成，其中皮层厚度为0.1 um或Ium 或 5 um 或 10 um 或 15 um 或 20 um 或 30 um 或 40 um 或 50 um ,即在 0. l_50um 之间均可，孔径尺寸为0.05 nm或0.1 nm或I nm或10 nm或20 nm或30 nm或40 nm或50 nmnm，即在0. 05 50nm之间均可，孔隙率为6%或15%或25%或35%或45%或55%或65%或75%或85%或90%，即在6 90%之间均可。支撑层厚度为50mm或IOOmm或200mm或300mm或400mm或500mm,即在50 500mm之间均可，孔径尺寸为0. 05um或Ium或2um或4um或6um或8um或IOum,即在0. 05 10 um之间均可。本专利技术的多孔隔膜的制备方法，步骤如下1)将上述的有机高分子树脂(聚こ烯醇、聚砜、聚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚偏氟こ 烯、聚こ烯吡啶、聚丙烯腈、聚丙烯、聚こ烯、聚丁ニ烯或醋酸纤维素)ー种或任意配比或等 量配比的ニ种以上溶解在DMSO、DMAC, NMP, DMF中的ー种或ニ种以上的溶剂中或溶解在 DMSO, DMAC, NMP, DMF中的ー种或ニ种以上的溶剂与易挥发性溶剂混合的混合溶剂中，在温 度为20°C或40°C或80°C或100°C的条件下充分搅拌0. 5h或Ih或3h或6h或10h，制成共 混溶液。其中有机高分子树脂在共混溶液中的浓度为5 wt%或10 wt%或20 wt%或40 wt% 或60 wt%或70 wt%，即在5 70wt%之间均可，易挥发性溶剂在混合溶剂中的浓度为0 wt% 或10 wt%或20 wt%或30 wt%或40 wt%或50 wt%,即在0 50wt%之间均可。上述的ニ种以上的溶剂为任意配比，包括等量配比。上述的易挥发性溶剂为四氢 呋喃或环己烷或氯仿；2)将步骤(I)制备的共混溶液倾倒在无纺布基底或直接倾倒在玻璃板或不锈钢板上， 挥发其中的溶剂0 60秒，然后将其浸溃入树脂的不良溶剂中5s或50s或IOOs或300s或 600s，即在5 600s之间均可，在-20°C或-10°C或(TC或20°C或50°C或80°C或100 °C温度 下制备成多孔隔膜，或将其置于树脂的不良溶剂的蒸汽气氛中，在-20°C或-10°C或0°C或 20°C或50°C或80°C或100°C温度下制备成多孔隔膜；上述的不良溶剂为水或甲醇或こ醇或 丙酮。·本专利技术的多孔隔膜在燃料电池中的应用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多孔隔膜，其特征在于：所述的多孔隔膜是以一种或二种以上的有机高分子树脂为原料制备而成的，所述的有机高分子树脂为聚乙烯醇、聚砜、聚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡啶、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚丁二烯或醋酸纤维素，所述的二种以上的有机高分子树脂为任意配比或等量配比。
【技术特征摘要】
1.一种多孔隔膜，其特征在于所述的多孔隔膜是以一种或二种以上的有机高分子树脂为原料制备而成的，所述的有机高分子树脂为聚乙烯醇、聚砜、聚酮、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡啶、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚丁二烯或醋酸纤维素，所述的二种以上的有机高分子树脂为任意配比或等量配比。2.根据权利要求1所述的多孔隔膜，其特征在于所述的多孔隔膜由形态各异的皮层和支撑层组成，所述的皮层厚度为O. l-50um，孔径尺寸为O. 05 50nm，孔隙率为6 90% ； 所述的支撑层厚度为50 500mm,孔径尺寸为O. 05 10 um。3.—种如权利要求1或2所述的多孔隔膜的制备方法，其特征在于步骤如下1)将所述的有机高分子树脂溶解在DMSO、DMAC,NMP, DMF中的一种或二种以上的溶剂中或溶解在DMSO、DMAC, NMP, DMF中的一种或二种以上的溶剂与易挥发性溶剂混合的混合溶剂中，在温度为2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬菊，于山山，
申请(专利权)人：辽宁师范大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。