一种耐高温氢燃料电池隔膜及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115882019A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202211579216.9(22)申请日2022.12.10(71)申请人江苏惠沣环保科技有限公司地址226500江苏省南通市如皋市下原镇华阳路2号(72)发明人刘偲怡刘卫峰(74)专利代理机构北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙)11390专利代理师焦海峰(51)Int.Cl.H01M8/1069(2016.01)H01M8/1025(2016.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种耐高温氢燃料电池隔膜及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种耐高温氢燃料电池隔膜及其制备方法，通过对联苯二酚硝基化处理，制得中间体1，将中间体1用铁粉还原，制得中间体2，将中间体2、苯侧基双酚、4,4’‑二氟二苯酮和3,3’‑二磺酸钠‑4,4’二氟二苯酮进行亲核取代聚合反应，制得聚芳醚酮，将聚芳醚酮溶于DMAC中，加入改性填料，超声均匀后，倒入模具中，高温固化制得，改性填料中含有亚氨基和磺酸基团，同时聚芳醚酮分子链上含有大量氨基和磺酸基团能够形成大量酸碱对，使得质子在亚氨基或氨基与磺酸基传递，进而增加了质子传导率，且改性填料含有大量氢键层，能够构建密集的氢键网络，质子可以在其内部有序的通道中定向传递，进而增加质子的传导。CN115882019ACN115882019A权利要求书1/1页1.一种耐高温氢燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤步骤S1：将联苯二酚和浓硫酸混合搅拌并滴加硝酸溶液，进行反应后，冰水浴降温，过滤去除滤液，制得中间体1；步骤S2：将中间体1、乙酸、铁粉和DMF混合反应，制得中间体2；步骤S3：将中间体2、苯侧基双酚、4,4’‑二氟二苯酮、3,3’‑二磺酸钠‑4,4’二氟二苯酮、碳酸钾、甲苯和二甲基亚砜混合反应，制得聚芳醚酮；步骤S4：将聚芳醚酮溶于DMAC中，加入改性填料，超声处理后，倒入模具，再高温保温，制得耐高温氢燃料电池隔膜。2.根据权利要求1所述的一种耐高温氢燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤S1所述的联苯二酚、浓硫酸和硝酸溶液的用量比为0.02mol:50mL:15mL。3.根据权利要求1所述的一种耐高温氢燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤S2所述的中间体1、乙酸和铁粉的用量比为0.02mol:30mL:5.23g。4.根据权利要求1所述的一种耐高温氢燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤S3所述的中间体2、苯侧基双酚、4,4’‑二氟二苯酮、3,3’‑二磺酸钠‑4,4’二氟二苯酮、碳酸钾、甲苯和二甲基亚砜的用量比为3mmol:7mmol:5mmol:5mmol:5mL:50mL。5.根据权利要求1所述的一种耐高温氢燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤S4所述的改性填料的用量为聚芳醚酮质量的0.5‑3%。6.根据权利要求1所述的一种耐高温氢燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于：所述的改性填料由如下步骤制成：步骤A1：将氯化铝溶于去离子水中，制得氯化铝溶液，滴加氨水，搅拌处理，加入氧化石墨烯，搅拌处理，升温反应，冷却至室温，过滤去除滤液，将底物分散在去离子水中，加入4‑苯胺磺酸和1‑羟基苯并三唑，进行反应后，过滤去滤液，制得预处理基料；步骤A2：将吡咯、4‑甲酰基苯甲酸和丙酸混合回流反应后，冷却至室温，加入冰甲醇，搅拌处理，过滤去除滤液，将底物、六水三氯化铁和DMF混合回流反应，制得金属有机框架；步骤A3：将金属有机框架分散在DMF中，加入KH550和1‑羟基苯并三唑，进行反应后，过滤去除滤液，将底物、预处理基料和去离子水混合搅拌，加入Tris‑HCl缓冲液和多巴胺，超声处理，制得改性填料。7.根据权利要求6所述的一种耐高温氢燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤A1所述的氯化铝溶液、氨水和氧化石墨烯的用量比为10mL:10mL:0.3g，4‑苯胺磺酸的用量为氧化石墨烯质量的5‑8%，4‑苯胺磺酸和1‑羟基苯并三唑的摩尔比为1:1.1。8.根据权利要求6所述的一种耐高温氢燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤A2所述的吡咯、4‑甲酰基苯甲酸、丙酸和冰甲醇的用量比为4mol:4mol:15mL:20mL，底物、六水三氯化铁和DMF的用量比0.35mmol:2mmol:15mL。9.根据权利要求6所述的一种耐高温氢燃料电池隔膜的制备方法，其特征在于：步骤A3所述的KH550的用量为金属有机框架质量的8‑10%，KH550和1‑羟基苯并三唑的摩尔比为1:1.1，底物、预处理基料和多巴胺的质量比为1.8‑2.5:1:7。10.一种耐高温氢燃料电池隔膜，其特征在于：根据权利要1‑9任一所述的制备方法制备而成。2CN115882019A说明书1/6