申请/专利权人：东北师范大学

申请日：2024-02-23

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118231717A

主分类号：H01M8/1072

分类号：H01M8/1072;H01M8/1081;H01M8/1067;H01M8/1048;H01M8/1051;C08G83/00

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明提供了一种氮杂环型多孔芳香骨架复合高温质子交换膜、制备方法及应用，属于质子交换膜燃料电池领域。它的制备方法包括：利用氮杂环型多孔芳香骨架PAFs材料负载磷酸后与聚苯并咪唑溶液混合后获得铸膜液，再将铸膜液在室温下进行浇铸最终获得氮杂环型多孔芳香族骨架聚苯并咪唑复合高温质子交换膜材料。通过调控原料、配比、工艺和工艺参数，获得能在200℃及以上同时保持高热稳定性、质子传导率、功率密度的高温质子交换膜材料。在200℃时质子传导率达到≥0.163Scm‑1，功率密度576.48mWcm‑2。

主权项：1.氮杂环型多孔芳香骨架复合高温质子交换膜，其特征在于：它的制备方法包括如下步骤：1在氮气保护下，按照摩尔比为1：1.5～2.5将2,4,6-三4-乙炔基苯基-1,3,5-三嗪、4,7-二溴-1H-苯并咪唑与N,N-二甲基甲酰胺和三乙胺混合，加入碘化亚铜以及四三苯基膦钯，按照质量比，4,7-二溴-1H-苯并咪唑：碘化亚铜：四三苯基膦钯为5～6：1：2.5～3.5，再进行3次循环冷冻和保温处理,每次循环冷冻和保温处理为：在-196～-180℃反应10～50min后抽真空，再在氮气保护条件下40～80℃保温10～30min；3次循环冷冻和保温处理后在90～150℃下反应40～70h后用体积比为1:1的N,N-二甲基甲酰胺乙腈混合溶液、甲醇和四氢呋喃反复清洗，在70～140℃真空干燥15～30h后获得氮杂环型多孔芳香骨架材料；2在真空保护条件下,将步骤1获得的氮杂环型多孔芳香骨架材料与磷酸溶液混合，获得的氮杂环型多孔芳香骨架材料浓度为9～12gL-1，所述的磷酸溶液浓度为70～90wt％，利用压差将磷酸压入到氮杂环型多孔芳香骨架材料的孔道中，再在100～150℃下搅拌12～18h后，再在70～150℃下真空干燥20～60h后获得负载磷酸的氮杂环型多孔芳香骨架材料；3按照质量比为5～30：1将聚苯并咪唑与步骤2获得的负载磷酸的氮杂环型多孔芳香骨架材料与二甲基亚砜溶液混合后获得铸膜液，再将铸膜液在室温下进行浇铸，在80℃-130℃下真空干燥30～60h后获得氮杂环型多孔芳香骨架复合高温质子交换膜。

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