试验得出。最终得到最佳的热压条件为:温度为175°C，压强为0.4MPa，时间为5min。
[0016]实施例1
[0017]取等摩尔浓度为98%的浓硫酸和纯度为99+%的硫酸铯(Cs2SO4)，取400ml蒸馏水稀释浓硫酸后，将Cs2SO4加入稀释好的硫酸溶液中，搅拌使其充分反应后将溶液放入烘箱，80°C恒温24h，烘干得到固体酸硫酸氢铯CsHSO4粉末。然后取型号为FR906的PVDF与&肥04体积比为60: 40混合，粉末在玛瑙研钵中研磨30min，称取0.5g研磨好的粉末置于一片1cmX 1cm的4mm普通玻璃片中央，盖上同样一片玻璃片轻压平整后，放在型号为JYFC-M的燃料电池精密仪器中，设置参数:时间为5min，温度为175°C，压强为0.4MPa。热压成膜厚为0.06mm的PVDF-CsHSO4复合质子交换膜。制备成功的复合质子交换膜组装MEA制成单电池后，将单电池装入型号为5620-F燃料电池性能测试系统中，在温度145°C，阳极
O2,阴极H2的测试条件下进行测试。
[0018]图1显示了本实施例所制单电池的极化曲线图，符合前文所述PEM中固体酸作为质子导体，表现出在高温下具有电池性能。
[0019]实施例2
[0020]取等摩尔的CsHSO4粉末(同实施例1方法制得)和介孔氧化铝Al 203粉末(专利号:ZL200810061848.X)，放入球磨罐，加入5ml乙醇，在型号为QM-3SP04的行星式球磨仪中，设定转速为200rpm，球磨2h，得到无机复合质子导体粉末。取PVDF与无机复合质子导体体积比为60: 40混合，在玛瑙研钵中研磨30min后，称取0.5g研磨好的粉末置于一片1cmX 1cm的4mm普通玻璃片中央，盖上同样一片玻璃片轻压平整后，放在型号为JYFC-M的燃料电池精密仪器中，设置参数:时间为5min，温度为175°C，压强为0.4MPa。热压成膜厚为0.08mm的PVDF_CsHS04/A1203复合质子交换膜。用实施例1相同的方法将膜组装成单电池进行测试。
[0021]图2显示了本实施例所制单电池的极化曲线，与图1的极化曲线相对比，可知如前文所述PEM中介孔材料和固体酸复合成无机复合质子导体，表现出比单纯的质子酸质子导体具有更好的高温电池性能。
[0022]实施例3
[0023]同实施例2相同方法制得固体酸CsHSO4和介孔Al 203无机复合质子导体粉末。取PVDF与无机复合质子导体体积比为40: 60混合，在玛瑙研钵中研磨30min后，称取0.5g研磨好的粉末置于一片1cmX 1cm的4mm普通玻璃片中央后，盖上同样一片玻璃片轻压平整后，放在型号为JYFC-M的燃料电池精密仪器中，设置参数:时间为5min，温度为175°C，压强为0.4MPa。热压成膜厚为0.08mm的PVDF_CsHS04/A1203复合质子交换膜，图4为本实施例所制膜的图片。用实施例1相同的方法将膜组装成单电池进行测试。
[0024]图3显示了本实施例所制单电池的极化曲线，与图2中的极化曲线相对比，可知如前文所述，随着PEM中无机复合质子导体比例的增加，复合膜的质子导电性能提高。
[0025]实施例4
[0026]同实施例2相同方法制得固体酸CsHSO4和介孔Al 203无机复合质子导体粉末。取PVDF与无机复合质子导体体积比为40: 60混合，在玛瑙研钵中研磨30min后，称取0.5g研磨好的粉末置于一片1cmX 1cm的4mm普通玻璃片中央后，盖上同样一片玻璃片轻压平整后，放在型号为JYFC-M的燃料电池精密仪器中，设置参数:时间为5min，温度为175°C，压强为0.2MPa。热压成膜厚为0.1mm的PVDF-CsHS04/A1203复合质子交换膜。与实施例2和3对比，热压参数压强的减小影响了复合膜的平整度，且膜厚度也变厚。用实施例1相同的方法将膜组装成单电池进行测试。
[0027]图5显示了本实施例所制单电池的极化曲线，与图3中的单电池极化曲线相对比，可知与前文所述，随着热压参数压强的增加，复合膜的质子导电性能提高。
【主权项】
1.一种复合质子交换膜的制备方法，其特征在于:以有机聚合物为基底，按照一定体积比添加无机复合质子导体后，通过热压法制备成有机无机复合质子交换膜。2.按照权利要求1所述有机聚合物的选材，其特征在于:所述有机聚合物聚为偏氟乙烯，聚丙烯晴或聚酰亚胺。3.按照权利要求1所述无机复合质子导体的选材，其特征在于:吸湿性较强的介孔材料A1203、ZrO2S T1 2和具有固体电解质作用的固体酸材料CsHSO 4、CsH2PO4Ig K 3H(SO4)2复入口 ο4.按照权利要求1和权利要求3所述的无机复合质子导体的制备方法，其特征在于:以湿球磨法制得。5.按照权利要求4所述的湿球磨法的制备条件，其特征在于:等摩尔的CsHSO4粉末和介孔氧化招Al2O3粉末，5ml乙醇，设定转速为200rpm，球磨2h。6.按照权利要求1所述有机聚合物和无机复合质子导体的体积比，其特征在于:无机复合质子导体体积含量应介于20% -80%之间。7.按照权利要求1所述热压法制备有机无机复合质子交换膜，其特征在于最佳热压参数为:温度为175°C，压强为0.4MPa，时间为5min。
【专利摘要】本发明涉及一种复合质子交换膜的制备工艺，以PVDF作为有机聚合物基底，添加复合质子导体通过热压工艺制备成复合质子交换膜，复合质子导体是固体硫酸氢铯CsHSO4和介孔氧化铝Al2O3粉末通过湿球磨法制得。本发明制备的复合膜组装成的单电池在145℃下具有电池性能，可用于高温质子交换膜燃料电池。
【IPC分类】H01M8/10
【公开号】CN105140545
【申请号】CN201510481139
【发明人】沈杭燕, 夏丹丽, 郭冰, 刘薇, 郭驾宇, 舒康颖
【申请人】中国计量学院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月4日