1.一种质子交换膜的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括如下步骤:(1)将单体X、单体R、无水碳酸钾、溶剂及甲苯依次加入反应容器中,在氮气保护条件下,将反应体系升温至120‑160℃并回流2‑4小时,以完全移除反应生成的水;将反应体系温度降至室温,再加入与单体X和单体R摩尔量之和相等或微过量的十氟联苯,并升温至80‑
100℃继续反应10‑20小时,反应结束后,将混合物倒入去离子水中得到纤维状聚合物,将聚合物粉碎成细小颗粒后,用蒸馏水及异丙醇依次充分洗涤,真空干燥得到聚芳醚基聚合物;
其中,单体X与单体R的总摩尔量与十氟联苯摩尔量相等,单体X与单体R的摩尔比为30‑60%:
70‑40%;
所述单体X为双酚A;所述单体R为双酚AF;所述溶剂为N,N‑二甲基乙酰胺,N,N‑二甲基乙酰胺,N‑甲基吡咯烷酮,二甲基亚砜;
(2)将聚芳醚基聚合物溶解于氯仿中,将聚合物溶液过滤后置于冰水浴中降温至0‑5℃,将一定量的氯磺酸缓慢滴入聚合物溶液,使聚芳醚基聚合物和氯磺酸质量之比为1:2‑
1:10,剧烈搅拌,反应1‑3小时后,磺化聚合物全部析出,去除上层清液,再加入正己烷洗去残余的氯磺酸,用蒸馏水充分洗涤至pH为中性,再真空干燥得到磺化聚芳醚基聚合物;
(3)将磺化聚芳醚基聚合物研磨成粉,溶解在溶剂中,过滤得2‑5 wt%的均质溶液,然后将均质溶液倒在干净的铸膜板上,真空干燥并进一步酸化处理得质子交换膜。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中:单体X与单体R的摩尔比为1:
1‑1.1。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述无水碳酸钾的摩尔量与单体X与单体R总摩尔量之比为1‑1.5:1,所述溶剂的体积用量以单体X与单体R总摩尔量计为2‑5mL/mmol,所述甲苯与溶剂的体积之比为0.4‑0.8:1。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述的酸化处理为:浸泡在
0.5‑2M的稀硫酸或稀盐酸中,用去离子水彻底洗涤后于60‑100℃下真空干燥。
5.一种根据权利要求1所述制备方法制得的质子交换膜。
6.一种用于电解水制氢的膜电极,包括质子交换膜、分别位于质子交换膜两侧的阴极催化剂层和阳极催化剂层,以及分别位于阴极催化剂层和阳极催化剂层的外侧的阴极扩散层和阳极扩散层,所述阴极催化剂层包括阴极催化剂和阴极粘结剂,所述阳极催化剂层包括阳极催化剂和阳极粘结剂,其特征在于:所述阴极粘结剂和阳极粘结剂均为权利要求1所述制备方法的步骤(2)制得的磺化聚芳醚基聚合物的乙醇溶液,所述质子交换膜为权利要求5所述的质子交换膜。
7.如权利要求6所述的用于电解水制氢的膜电极,其特征在于:所述阴极催化剂为铂/碳,所述阳极催化剂为氧化铱、铂/碳或氧化钌。
8.如权利要求7所述的用于电解水制氢的膜电极,其特征在于:所述阴极催化剂层通过如下方法制备:将阴极催化剂、阴极粘结剂和溶剂充分混合,得到阴极油墨,通过超声喷涂将该阴极油墨喷涂在质子交换膜的阴极侧而得到阴极催化剂层,控制所述阴极催化剂层中2
铂的负载量为0.2‑1.0 mg/cm ,磺化聚芳醚基聚合物质量为总固含量的20‑50 wt%;其中阴极催化剂为铂/碳催化剂,其中铂含量为20‑60 wt%;所述阴极粘结剂为5‑10 wt%磺化聚芳醚基聚合物的乙醇溶液,溶剂为水和异丙醇按照体积比为1:1形成的混合溶剂。
9.如权利要求7所述的用于电解水制氢的膜电极,其特征在于:所述阳极催化剂层通过如下方法制备:将阳极催化剂、阳极粘结剂和溶剂充分混合,得到阳极油墨,通过超声喷涂将该阳极油墨喷涂在质子交换膜的阳极侧而得到阳极催化剂层,控制所述阳极催化剂层2
中,氧化铱的负载量为0.5‑3 mg/cm ,磺化聚芳醚基聚合物质量为总固含量的20‑50 wt%;
其中阳极催化剂为氧化铱催化剂,阳极粘结剂为5‑10 wt%磺化聚芳醚基聚合物的乙醇溶液,溶剂为水和异丙醇按照体积比为1:1形成的混合溶剂。
10.如权利要求6‑9中任一项所述的用于电解水制氢的膜电极,其特征在于:所述阴极扩散层和阳极扩散层均使用多孔钛毡、亲水碳纸或碳布。