CN119490609A 带有三唑基团的长寿命质子交换及其制备方法 （山东东岳未来氢能材料股份有限公司）

202111300385.X2021.11.04司带有三唑基团的长寿命质子交换及其制备所述质子交换膜包括带有三唑基团的全氟磺酸基团SO3H以及全氟醚结构单元。组成本发明中2所述(A)单元中提供三唑基团M的试剂的结构简式如式(II1CH3NO2中的任意一种。322223或_Ph；3223或_Ph；2222223或_NO2；223或_NO2；223或_Ph；PhNH235R627为_22中的一种；R9均为_H。(1)选用如式Ⅲ所述全氟磺酰氟树脂与含三唑基团M的试剂在有机溶剂中一步法接枝或者将如式Ⅲ所示的全氟磺酰氟树脂在有机溶剂中预溶胀，然后与含有三唑基团M的46.权利要求1_5任一项所述长寿命质子交换膜的制备方法，其特征在于，包括以下步将带有三唑基团的全氟磺酸离子聚合物溶于有机溶剂中，制将全氟磺酸离子聚合物溶液或聚合物复合溶液涂覆在石英表面皿上，于85池技术被认为是21世纪新型环保高效的发电技术之一。质子交换膜燃料电池(PEMFC)除具了世界上第一辆以PEMFC为主要动力电源的汽车，奠定了燃料电池技术用于汽车动力的里迅速发展并成为衡量质子交换膜性能的标准。Nafion膜主要成分为全氟磺酸离子聚合物的手段主要包括：(1)在聚合物应用过程中抑制自由基的产生，如中国专利文献CN构的优化来淬灭或捕捉产生的自由基，如中国专利文献CN102479956A通过离子交换法在6[0006]本发明为了解决现有全氟磺酸离子聚合物在自由基的进攻下易产生降解从而造7[0017](II)CH3NO2中的任意一种；_CH332；R9含有的_NH2数量最多为3个；_NH223_NH22_NH223或_Ph；_NH223或_Ph；_NH22_NH223或_O_CH3；_NH223或_NO2；_NH223或_NO2；_NH223或_Ph。PhNH2358分别为_2369分别为_22中的7为_22中的一种；[0036]所述全氟磺酸离子聚合物主要有以下优点：保留全氟聚合物超稳定的解；本发明合成的全氟离子聚合物能同时满足离子交换容量(IEC)高和化学稳定性强的要8[0038](1)选用全氟磺酰氟树脂(Ⅲ)与含三唑基团M的试剂在有机溶剂中一步法接枝反9[0049]优选的，步骤(1)中所述预溶胀是将全氟磺酰氟树脂于有机溶剂中在40～80℃下一步优选为15～40wt％的氢氧化钠，所述酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种，浓度为5~[0051]优选的，步骤(2)中所述洗涤采用去离子水洗涤，所述烘干为55～65℃烘干18~[0057]2)上述带有三唑基团的全氟磺酸离子聚合物与全氟磺酸聚合物的混合物形成的催化剂混合物组分包括上述带有三唑基团的全氟磺[0076](1)将上述带有三唑基团的全氟磺酸离子聚合物溶于水/醇混合溶剂中配成全氟离子聚合物溶液或者将得到的全氟离子聚合物溶液添加到常规的全氟磺酸树脂溶液中配[0077](2)用喷枪将膜电极浆料喷到经过疏水处理过的气体扩散层上面形成催化层，经[0081]优选的，步骤(1)中聚合物复合溶液中带有三唑基团的全氟磺酸离子聚合物的浓[0087]优选的，步骤(3)中所述质子交换膜可为本发明上述燃料电池用质子膜或其他常[0090](1)本发明中的带有三唑基团的全氟磺酸离子聚合物分子链中保留了全氟聚合物[0091](2)本发明中的带有三唑基团的全氟磺酸离子聚合物分子链侧链含有三唑基团，[0092](3)本发明通过调控接枝率可以达到调控目标聚合物的离子交换容量、化学稳定[0093](4)组成本发明中的质子膜的聚合物分子链侧链接枝有三唑基团，三唑基团具有[0094](5)本发明中的膜电极的催化剂层包含带有三唑基团的全氟磺酸离子聚合物，具堆中各电池的OCV随时间的变化。当电池堆中5个电池的任何一个的OCV达到0.8V时或[0125]选用4氨基3,5二2吡啶基4H1,2,4三唑作为带有三唑基团的试剂(R1为NH2酰胺，开启搅拌装置升温至60℃后预先溶胀60min，抽真空充高纯氮气置换三次后加入[0135]将实施例1制备的目标产物A2溶于N，N_二甲基甲酰胺配制1[0137]上述质子膜在25℃去离子水中的离子电导率为80mS/cm，本发明所述电导率均为[0141]选用4氨基3,5二2吡啶基4H1,2,4三唑作为带有基3,5二2吡啶基4H1,2,4三唑的摩尔比约为1:9.8。在机械搅拌80℃条件下(N2环[0146]经过IEC测定，所得A4高分子结构中y/(y+z)＝0.30，所得A4聚合物的IEC为[0149]将实施例3所得目标产物A4溶于异丙醇/水(体积比＝8:2)混合溶剂中，配制[0153]选用4氨基3,5二2吡啶基4H1,2,4三唑作为带有基3,5二2吡啶基4H1,2,4三唑的摩尔比约为1:9.8。在机械搅拌80℃条件下(N2环[0161]将实施例5制备的目标产物A6溶于乙醇/水(体积比＝9:1)混合溶剂中，配制[0168](3)取溶液A7加入到溶液A8中采用机械搅拌的方式混合均匀，两者质量比为1:[0181](1)将实施例7中的树脂(V)溶解于水/异丙醇(体积比为2:8)混合溶剂中配成合溶液中A2质量占比为15然后取10mL混合溶液加入Pt/C催化剂，超声150min得到膜电[0183](3)用喷枪将步骤(1)膜电极浆料喷到经过疏水处理过的2cm×2cm气体扩散层上[0184](4)将剪裁合适大小的氢电极和氧电极放置在步骤(2)质子膜(3cm×3cm)上下两[0187](1)将实施例7中的全氟磺酸树脂V溶解于水/异丙醇(体积比为2:8)混合溶剂中配混合溶液中A2质量占比为15然后取10mL混合溶液加入Pt/C催化剂，超声150min得到膜[0189](3)用喷枪将步骤(1)的膜电极浆料喷到经过疏水处理过的2cm×2cm气体扩散层[0190](4)将剪裁合适大小的氢电极和氧电极放置在步骤(2)复合质子膜(3cm×3cm)上[0197](1)将实施例7中全氟磺酸树脂(Ⅴ)溶解于异丙醇/水(体积比为8:2)混合溶剂中[0198](2)将步骤(1)中5wt％的全氟磺酸树脂溶液涂覆在洁净光滑的石英表面皿上，于[0199](3)用喷枪将步骤(1)膜电极浆料喷到经过疏水处理过的2cm×2cm气体扩散层上[0200](4)将剪裁合适大小的氢电极和氧电极放置在步骤(2)质子膜(3cm×3cm)上下两[0203]直接将4氨基3,5二2吡啶基4