燃料电池用碱性阴离子交换膜及其制备方法与流程

技术特征：
1.燃料电池用碱性阴离子交换膜，其特征在于，膜材料以含甲基侧基的聚醚醚酮共聚物作为主链，通过溴代反应及接枝改性，离子化后制备阴离子交换膜；其中，含甲基侧基的聚醚醚酮共聚物是由4,4'-二氟二苯甲酮、甲基氢醌和六氟双酚a合成的，根据甲基氢醌（thq）和六氟双酚a的摩尔比的不同，从而制备出不同甲基氢醌含量的季铵盐阴离子交换膜。2.根据权利要求1所述的一种碱性阴离子交换膜，特征在于：其结构式如下所示 ：其中， n为重复单元数且其为≥1的整数。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用碱性阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，包括如下：1) 聚醚醚酮（peek）的合成将0.02a mol甲基氢醌、0.02 mol 4,4'-二氟二苯甲酮、0.02（1-a）mol六氟双酚a，混合均匀后加入成盐剂、带水剂和溶剂，将混合物在氮气氛下加热，130 ℃带水并继续搅拌4 h；带水完成后，再将溶液温度升至165 ℃，继续反应3~6 h，当溶液粘度显著增加时，将溶液倒入水中，用去离子水洗涤并干燥，得到灰色的产物聚醚醚酮，其中a=0.2～0.8；2）溴化聚醚醚酮（bpeek）的合成将1g聚醚醚酮加入三口瓶中，加入适量溶剂；将聚合物在氮气保护下进行溶解，待溶解完全后向其中加入溴化剂nbs（bpeek和nbs的摩尔比为1:1.1）、引发剂bpo（和bpo的摩尔比为1:0.1）继续溶解，完全溶解后将混合液在油浴锅中加热，由常温缓慢升温至 80 ℃，并在此条件下反应5 h；将混合液冷却至室温后，用洗涤剂洗涤多次，得到黄色沉淀物即为溴化聚醚醚酮（bpeek）；3）阴离子交换膜的合成将0.15g bpeek溶于适量溶剂中，然后稍微过量加入4-（二甲基氨基）丁醛二乙基缩醛（dabda）（bpeek和dabda的摩尔比为1:1.1）；将所得溶液在85 ℃下搅拌过夜，即可得到成膜液；4) 成膜 ：将成膜液涂铸成膜，即得到燃料电池用碱性阴离子交换膜，干燥；5) 碱化 ：将膜在去离子水中冲洗干净后，浸泡至氢氧化钠水溶液中 24 小时。4.按照权利要求 3 所述的碱性阴离子交换膜的制备方法，其特征在于 ：所述成盐剂为k2co
3 。5.根据权利要求3所述的燃料电池用碱性阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述的带水剂为甲苯。6.根据权利要求3所述的燃料电池用碱性阴离子交换膜的制备方法，其特征在于，所述的洗涤剂为乙醇；溶剂为甲苯、1,1,2,2-四氯乙烷、n-甲基吡咯烷酮中的一种。
7.根据权利要求3所述的燃料电池用碱性阴离子交换膜制备方法，其特征在于 ：氢氧化钠水溶液的浓度为 1mol/l。

技术总结
本发明提供一种燃料电池用碱性阴离子交换膜及其制备方法，属于阴离子交换膜燃料电池领域。该方法是利用亲核缩聚反应制备了一种含甲基侧基的聚醚醚酮（PEEK）共聚物，再通过溴代反应和接枝改性，制备了一种碱性阴离子交换膜。本发明的阴离子交换膜在80℃时的质子传导率最高可达到0.052 S/cm，且制备的阴离子交换膜结构具有较好的耐碱稳定性以及热稳定性。膜结构具有较好的耐碱稳定性以及热稳定性。


技术研发人员：王哲 王慧 杜鑫明 张弘宇 申洪城
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：2020.09.15
技术公布日：2022/3/14