柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110828870A(43)申请公布日2020.02.21(21)申请号201911004921.4H01M8/1051(2016.01)(22)申请日2019.10.22H01M8/1065(2016.01)H01M8/1067(2016.01)(71)申请人山东东岳未来氢能材料有限公司H01M8/1069(2016.01)地址256401山东省淄博市桓台县唐山镇B82Y30/00(2011.01)东岳氟硅材料产业园区(72)发明人于洋洋冯威刘璐袁超赵玉会张永明(74)专利代理机构青岛发思特专利商标代理有限公司37212代理人耿霞(51)Int.Cl.H01M8/1016(2016.01)H01M8/1018(2016.01)H01M8/1041(2016.01)H01M8/1046(2016.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜及其制备方法(57)摘要本发明属于燃料电池技术领域，具体的涉及一种柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜及其制备方法。由柔性陶瓷纤维膜与全氟磺酸树脂制备而成；其中柔性陶瓷纤维膜由改性的无机陶瓷纳米颗粒、可电纺聚合物、交联剂和弹性体材料通过静电纺丝法制备而成。本方法所述的柔性陶瓷纤维膜采用静电纺丝法制备，孔隙率高，纤维膜内部含有改性的无机陶瓷纳米颗粒，与磺酸树脂溶液复合浸润性好；加入的弹性体材料，使陶瓷纤维膜具有很好的柔性，且还保留着陶瓷纤维的强度及韧性。CN110828870ACN110828870A权利要求书1/1页1.一种柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜，其特征在于：由柔性陶瓷纤维膜与全氟磺酸树脂制备而成；其中柔性陶瓷纤维膜由改性的无机陶瓷纳米颗粒、可电纺聚合物、交联剂和弹性体材料通过静电纺丝法制备而成。2.根据权利要求1所述的柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜，其特征在于：弹性体材料是乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯辛烯共弹性体、乙丙橡胶或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜，其特征在于：交联剂为聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、三硅酸乙酯或聚醋酸乙酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜，其特征在于：可电纺聚合物为聚乙烯吡络烷酮、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯腈、聚乙烯醇或聚酰亚胺中的一种。5.根据权利要求1所述的柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜，其特征在于：改性的无机陶瓷纳米颗粒通过如下步骤制备：(1)将偶联剂在乙醇溶液中超声水解，得到偶联剂的水解液；(2)然后将无机陶瓷纳米颗粒加入到偶联剂的水解液中，在常温下搅拌反应，即得偶联剂改性的无机陶瓷纳米颗粒。6.根据权利要求5所述的柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜，其特征在于：无机陶瓷纳米颗粒为纳米Al2O3、纳米SiO2、纳米ZrO2、纳米TiO2、纳米CrO2、纳米MgO或纳米ZnO中的一种或几种。7.根据权利要求5所述的柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜，其特征在于：偶联剂的用量为偶联剂和无机陶瓷纳米颗粒总质量的5％～10％，无机陶瓷纳米颗粒的用量为偶联剂和无机陶瓷纳米颗粒总质量的90％～95％。8.根据权利要求5所述的柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜，其特征在于：偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂或稀土偶联剂中的一种或任意比几种；硅烷偶联剂是乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酸氧丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。9.一种权利要求1所述的柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜的制备方法，其特征在于：由以下步骤制备：(1)在常温下，将偶联剂改性的无机陶瓷纳米颗粒混合溶液与弹性体材料、交联剂混合搅拌30～60min，制得前驱体溶液；(2)向步骤(1)制备得到的前驱体溶液中加入可电纺聚合物，磁力搅拌均匀后，即得纺丝溶液；(3)将步骤(2)制备得到的纺丝溶液进行静电纺丝，制备得到柔性陶瓷纤维膜；(4)将步骤(3)制备的柔性陶瓷纤维膜涂覆在全氟磺酸树脂上，制备得到柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜。10.根据权利要求9所述的柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的静电纺丝条件为：加速电压7-20kV，纺丝距离为10-30cm，纺丝速度为0.1-2ml/h，纺丝温度为室温20-25℃，纺丝时间为1-6h。2CN110828870A说明书1/4页柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜及其制备方法技术领域[0001]本发明属于燃料电池技术领域，具体的涉及一种柔性陶瓷纤维膜增强的全氟质子交换膜及其制备方法。背景技术[0002]从技术层面来看，氢燃料电池最核心的技术是燃料电池膜，