мембрана и ее применение

Формула изобретения

1. Мембрана, содержащая 30-99,5 мас.% сульфированного ароматического полиэфиркетона, который обладает ионообменной емкостью от 1,3 до 4,0 мг-экв (-SO₃H)/г полимера, и 0,5-70 мас.% полибензимидазола, полученная способом, включающим следующие приемы: а) получение раствора, содержащего 30-99,5 мас.% сульфированного полиэфиркетона и 0,5-70 мас.% полибензимидазола путем растворения соли сульфированного полиэфиркетона и полибензимидазола в пригодном органическом растворителе, b) изготовление мембраны с толщиной, по крайней мере, 5 мкм с помощью раствора, полученного согласно приему а) посредством известных способов, с) промывание мембраны, полученной согласно приему b), водой или разбавленной 0,1-20%-ной кислотой, причем указанная мембрана обладает ионной проводимостью, измеренной в контакте с жидкой водой при комнатной температуре с помощью 4-Ро1 импедансспектроскопии при фазовом угле ||<1, не менее 50 мСм/см.

2. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она обладает толщиной, по крайней мере, 30 мкм.

3. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она обладает Е-модулем (определенным как подъем касательной при 1,2 МПа) в сухом состоянии при 23С и 50% отн. влажности по крайней мере 600 МПа.

4. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она обладает Е-модулем (определенным как подъем касательной при 1,2 МПа) в воде при 60С, по крайней мере, 90 МПа и относительным удлинением при разрыве свыше 200%.

5. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она имеет остаточное содержание растворителя менее чем 0,5 мас.%.

6. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что сульфированный полиэфиркетон содержит повторяющиеся элементы формулы I

где Аr¹ и Аr² являются независимо друг от друга двухвалентными ароматическими или гетероароматическими остатками, замещенными в случае необходимости в зависимости от условий использования одной или более инертными одновалентными органическими группами, и причем, по крайней мере, часть остатков Ar¹ и Ar² замещена остатками формулы -(SO₃)_wM, причем М является катионом металла валентности w или катионом аммония, и w означает целое число 1 или 2.

7. Мембрана по п.6, отличающаяся тем, что Аr¹ и Аr² являются нафтиленом или, особенно, фениленом.

8. Мембрана по п.6, отличающаяся тем, что Аr¹ и Аr² замещены от одной до четырех аминогруппами, спиртовыми группами, группами простых эфиров, алкильными группами, арильными группами, сульфонильными группами, фосфонильными группами, карбонильными группами, нитрогруппами, карбоксильными группами, и/или атомы азота полибензимидазола замещены этими группами.

9. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что полибензимидазол содержит повторяющиеся структурные элементы формулы II

где Аr’’ является четырехвалентным ароматическим остатком;

Ar’ является двухвалентным ароматическим остатком;

R является водородом или одновалентным инертным органическим остатком.

10. Мембрана по п.9, отличающаяся тем, что Ar’’ означает 1,2,4,5-фенилен или 3,4,3’,4’ бифенилен, Ar’ означает 1,3- или 1,4-фенилен и R является водородом.

11. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что в качестве сульфированного ароматического полиэфиркетона используется полимер типа полиэфиркетон, который обладает ионообменной емкостью от 1,3 до 4,0 мг-экв (-SO₃H)/г полимера.

12. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что сульфированный полиэфиркетон используется в форме литиевой, натриевой, калиевой или аммониевой соли.

13. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что доля полибензимидазола в зависимости от степени сульфирования сульфированного полиэфиркетона выбирается по следующей формуле III:

Массовый процент полибензимидазола =

при этом x означает ионообменную емкость сульфированного полиэфиркетона в мг-экв (SO₃H)/г полимера.

14. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что раствор, полученный согласно приему а), обладает вязкостью 500-5000 мПа (измеренной при 80С в растворе полимеров в NMП (N - метилпирролидоне) ротационном вискозиметром по Сouette).

15. Мембрана по п.1, отличающаяся тем, что согласно приему с) используется азотная кислота, серная кислота или фосфорная кислота.

16. Мембрана по любому из пп.1-11, предназначенная для топливных элементов, в частности для прямых метанольных топливных элементов.

17. Мембранно-электродный узел, содержащий мембрану по любому из пп.1-16.

Описание изобретения к патенту

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)т