专利名称：燃料电池用复合性阴离子交换膜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种离子交换膜，特别是涉及一种燃料电池用复合性阴离子交换膜。
背景技术：
燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，具有发电效率高、环境污染少等优点，以其优异的性能以及对环境很少的污染等特性被称为是第四代发电技术，更有人认为它是21世纪汽车内燃机最有希望的取代者。 聚电解质膜燃料电池已成为汽油内燃机动力最具竞争力的洁净取代动力源。根据聚电解质膜中导电离子种类的不同，聚电解质燃料电池分为质子交换膜燃料电池和碱性聚合物膜燃料电池。目前对碱性聚合物燃料电池的研究已经成为焦点，离子交换膜是其中的关键组件， 对电池的性能有决定性的影响。碱性聚合物电解质膜燃料电池用聚合物阴离子交换膜的质材主要是季铵型碱性聚合物，已有的脂肪类聚合物季铵型电解质膜往往容易被甲醇溶胀，要么甲醇渗透率仍较高，要么成膜性或膜的耐温性较差.以及低的机械强度等。所以普通的季铵型聚电解质膜不适用于碱性聚合物电解质膜燃料电池。碱性聚合物电解质膜燃料电池技术有以下三个优点(1)电池对催化剂要求低， 可使用银或镍来代替贵金属钼做催化剂；( 碱性阴离子交换膜中的阳离子均固定在聚合物链上、液相中不存在游离的盐，能避免传统的碱性燃料电池碱性液态电解质易与(X)2反应的影响；(3)是膜内导电离子的传输方向与甲醇燃料扩散方向相反，有利于抑制燃料在膜中渗透。因此，高电导率、低甲醇渗透率聚合物阴离子交换膜的开发，是碱性聚合物电解质膜燃料电池工业化的先决条件。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种成本低、机械强度高、拉伸强度大、具有很高的离子传导性、能保证聚合物电解质膜燃料电池的高性能和长寿命的聚合物电解质膜燃料电池的高性能和长寿。为解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案一种燃料电池用复合性阴离子交换膜，其特征在于包括具有多个孔隙的基膜，在所述孔隙内填充有由氯甲基化聚合物与三甲胺反应生成的季铵化聚合物。进一步，所述基膜的孔隙率大于70%。进一步，所述孔隙率为80%。进一步，所述基膜为聚四氟乙烯膜。乙烯，因此不仅具有高的机械强度、拉伸强度大的特点，而且具有很高的离子传导性，从而保证了燃料电池的高性能；同时，由于其成本低廉，因此为工业化提供了可能。
图1是本实用新型中的燃料电池用复合性阴离子交换膜的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明。如图1所示，所述燃料电池用复合性阴离子交换膜包括具有多个孔隙2的基膜1， 在所述孔隙2内填充有由氯甲基化聚合物与三甲胺反应生成的季铵化聚合物。优选地，所述基膜1的孔隙率大于70%，进一步，优选地，所述孔隙率为80%。优选地，所述基膜1为聚四氟乙烯膜。优选地，所述氯甲基化聚合物选自氯甲基化聚砜、氯甲基化聚醚砜、氯甲基化聚醚酮、氯甲基化聚酰亚胺中的一种或多种。优选地，在制作的过程中，首先将氯甲基化聚合物溶于二甲基亚砜，N-甲基吡咯烷酮，N, N-二甲基乙酰胺.N，N-二甲基甲酰胺等有机溶剂中，形成第一溶液；然后，将一块孔隙率大于70%的聚四氟乙烯膜伸开固定，，平放在玻璃板上，加入少量酒精将其完全浸润，并排除气泡，再加入少量N-甲基吡咯烷酮等高沸点溶剂，使其进行溶液交换；再次，将上述第一溶液滴加到聚四氟乙烯膜的膜孔里，使聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，并在一定温度下蒸发制膜；最后，将聚四氟乙烯和氯甲基化聚合物形成的复合膜浸泡在一定浓度三甲胺中，待该复合膜变软后取出，然后用蒸馏水冲洗表面残余的三甲胺溶液，从而得到本实用新型中的燃料电池用复合性阴离子交换膜。下面通过一个实施例来进一步说明本实用新型中的燃料电池用复合性阴离子交换膜的制作过程。(1)取1克氯甲基化聚砜，放入烧杯中，加入50mlN_甲基吡咯烷酮，加热溶解;
(2)将一块80%孔隙率的聚四氟乙烯膜紧紧固定在环状的铁片上，平放在玻璃板中，加入少量酒精将其完全浸润，并排除气泡，再加入少量N-甲基吡咯烷酮，使其进行溶液交换；
(3)将上述溶液缓缓倒入玻璃板上，使聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中，在40°C下蒸发制膜；
(4)将聚四氟乙烯/氯甲基化聚砜复合膜浸泡在一定20%三甲胺水溶液中，待膜变软后取出，用蒸馏水冲洗表面残余的三甲胺溶液，从而得到季铵化阴离子质子交换膜。本实用新型中的燃料电池用复合性阴离子交换膜的拉伸强度可达20MPa以上，离子电导率可达0. 02S/cm。可用于聚合物电解质膜燃料电池，单电池开路电压大于0. 9V、电池内阻小于1欧姆/cm2的。本实用新型中的燃料电池用复合性阴离子交换膜填充有季铵化聚合物的聚四氟乙烯，因此不仅具有高的机械强度、拉伸强度大的特点，而且具有很高的离子传导性，从而保证了燃料电池的高性能；同时，由于其成本低廉，因此为工业化提供了可能。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围， 凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种燃料电池用复合性阴离子交换膜，其特征在于包括具有多个孔隙的基膜，在所述孔隙内填充有由氯甲基化聚合物与三甲胺反应生成的季铵化聚合物。
2.如权利要求1所述的燃料电池用复合性阴离子交换膜，其特征在于所述基膜的孔隙率大于70%。
3.如权利要求2所述的燃料电池用复合性阴离子交换膜，其特征在于所述孔隙率为 80%。
4.如权利要求2所述的燃料电池用复合性阴离子交换膜，其特征在于所述基膜为聚四氟乙烯膜。
5.如权利要求1-4任一项所述的燃料电池用复合性阴离子交换膜，其特征在于所述氯甲基化聚合物选自氯甲基化聚砜、氯甲基化聚醚砜、氯甲基化聚醚酮、氯甲基化聚酰亚胺中的一种。
专利摘要本实用新型涉及一种燃料电池用复合性阴离子交换膜，其特征在于包括具有多个孔隙的基膜，在所述孔隙内填充有由氯甲基化聚合物与三甲胺反应生成的季铵化聚合物。本实用新型中的燃料电池用复合性阴离子交换膜填充有季铵化聚合物的聚四氟乙烯，因此不仅具有高的机械强度、拉伸强度大的特点，而且具有很高的离子传导性，从而保证了燃料电池的高性能；同时，由于其成本低廉，因此为工业化提供了可能。
文档编号H01M8/02GK202159742SQ20112020218
公开日2012年3月7日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者李明强 申请人:深圳市氢动力科技有限公司