质子交换膜及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115084610A(43)申请公布日2022.09.20(21)申请号202210535366.3(22)申请日2022.05.17(71)申请人中国科学院深圳先进技术研究院地址518000广东省深圳市南山区深圳大学城学苑大道1068号(72)发明人薛冬峰龙志(74)专利代理机构深圳中一联合知识产权代理有限公司44414专利代理师方良(51)Int.Cl.H01M8/1041(2016.01)H01M8/1069(2016.01)C08J7/04(2020.01)C08L79/04(2006.01)C08L79/08(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称质子交换膜及其制备方法(57)摘要本申请涉及属于聚合物膜材料技术领域，尤其涉及一种质子交换膜及其制备方法。本申请的质子交换膜包括：酸掺杂聚合物层和分别设于酸掺杂聚合物层两相对表面的第一离聚物层和第二离聚物层；第一离聚物层含有第一酸功能基团，第二离聚物层含有第二酸功能基团。本申请通过第一离聚物层和第二离聚物层将酸掺杂聚合物层上下两面包裹，使得位于中间的酸掺杂聚合物层中的酸不容易随水流失，提高了酸保留量，从而提高了高温质子交换膜的使用寿命，因此具有很好的应用前景。CN115084610ACN115084610A权利要求书1/2页1.一种质子交换膜，其特征在于，所述质子交换膜包括：酸掺杂聚合物层和分别设于所述酸掺杂聚合物层两相对表面的第一离聚物层和第二离聚物层；所述第一离聚物层含有第一酸功能基团，所述第二离聚物层含有第二酸功能基团。2.如权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述酸掺杂聚合物层中，掺杂酸选自有机酸和无机酸中的至少一种；和/或，所述酸掺杂聚合物层中，聚合物主链选自聚苯并咪唑、聚酰亚胺、聚吡啶、聚吡咯中的至少一种。3.如权利要求2所述的质子交换膜，其特征在于，所述有机酸选自磷酸、甲酸、乙酸、甲磺酸中的至少一种，所述无机酸选自磷钨酸、硅钨酸、磷钼酸、硅钼酸中的至少一种。4.如权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述第一酸功能基团选自磷酸基、磺酸基、羧酸基中的至少一种；和/或，所述第二酸功能基团选自磷酸基、磺酸基、羧酸基中的至少一种。5.如权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述第一离聚物层的离聚物主链选自聚苯、聚砜、聚芳醚砜、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚苯并咪唑、聚酰亚胺中的至少一种；和/或，所述第二离聚物层的离聚物主链选自聚苯、聚砜、聚芳醚砜、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚苯并咪唑、聚酰亚胺中的至少一种。6.如权利要求1至5任一项所述的质子交换膜，其特征在于，所述酸掺杂聚合物层中掺杂酸的掺杂量为30～150％；和/或，所述第一离聚物层中的所述第一酸功能基团的含量为1～4.5mmol/g；和/或，所述第二离聚物层中的所述第二酸功能基团的含量为1～4.5mmol/g。7.如权利要求1至5任一项所述的质子交换膜，其特征在于，所述酸掺杂聚合物层的厚度为5～50μm；和/或，所述第一离聚物层的厚度为0.5～10μm；和/或，所述第二离聚物层的厚度为0.5～10μm。8.一种如权利要求1‑7任一项所述的质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供酸掺杂聚合物膜；在所述酸掺杂聚合物膜的两相对表面分别制备所述第一离聚物层和所述第二离聚物层，得到所述质子交换膜。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述酸掺杂聚合物膜的两相对表面分别制备所述第一离聚物层和所述第二离聚物层的步骤包括：配制第一离聚物溶液和第二离聚物溶液；其中，所述第一离聚物溶液中的第一离聚物含有第一酸功能基团，所述第二离聚物溶液中的第二离聚物含有第二酸功能基团；将所述第一离聚物溶液和所述第二离聚物溶液涂覆在所述酸掺杂聚合物膜的两相对表面，然后进行干燥处理。10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第一离聚物溶液中的第一聚合物的质量分数为0.5～10％；和/或，所述第二离聚物溶液中的第二聚合物的质量分数为0.5～10％；和/或，2CN115084610A权利要求书2/2页所述干燥处理的温度为25～150℃，时间为10～20h；和/或，所述干燥处理在真空条件下进行。3CN115084610A说明书1/6页质子交换膜及其制备方法技术领域[0001]本申请属于聚合物膜材料技术领域，尤其涉及一种质子交换膜及其制备方法。背景技术[0002]质子交换膜(ProtonExchangeMembrane，PEM)是一种选择性固态离子传输介质，广泛用于电化学储能器件中，如燃料电池、水电解、液流电池等。目前广泛使用的质子交换膜材料为全氟磺酸树脂(Perfluorosulfonicacidresin，