CN104610674A - 聚苯乙烯膦酸/聚苯乙烯-1,2,3-三唑酸碱复合质子交换膜及其制备方法 - Google Patents

聚苯乙烯膦酸/聚苯乙烯-1,2,3-三唑酸碱复合质子交换膜及其制备方法 Download PDF

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韩帅元
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Abstract

本发明涉及一种聚苯乙烯膦酸/聚苯乙烯-1,2,3-三唑酸碱复合质子交换膜及其制备方法。其中酸性组分为：聚苯乙烯膦酸；而碱性组分是聚苯乙烯1,2,3-三唑；并按照酸性组分与碱性组分的摩尔比为：nPS-DEPA :nPS-Tri=3.0:1.0;2.5: 1.0;2.2:1.0;2.0:1.0;1.0:1.0来进行压膜。本发明的制备工艺简单，原材料皆为工业级产品，价格低廉，易于实现大规模生产。制备得到的复合膜具有良好的质子电导率，可用于质子交换膜燃料电池的应用。

Description

聚苯乙烯膦酸/聚苯乙烯-1,2,3-三唑酸碱复合质子交换膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种酸碱复合质子交换膜及其制备方法。特别是一种聚苯乙烯膦酸/聚苯乙烯-1,2,3-三唑酸碱复合质子交换膜及其制备方法。
背景技术
随着日益严重的环境污染和能源枯竭，人们发现寻找新型的、可再生的、清洁能源来替代现在被广泛使用的化石能源，如石油、煤等已经越来越迫切。在这种形式下，燃料电池被认为是极具潜力的替代物，因为燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的装置，它的燃料经过电化学氧化，氧化剂经过电化学还原，整个过程不需要经过燃烧，从而消除了效率的损失，并且在理论上，只要有足够的燃料，燃料电池就能够一直运行下去，更重要的是，燃料电池的发电过程不会污染环境，所产生的副产物只有水（对于氢气燃料电池）和二氧化碳（对于直接甲醇燃料电池），因此燃料电池被誉为是21世纪最有前途的清洁能源。在各种燃料电池中，质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cells, PEMFC）是特别的一种，它以质子交换膜（proton exchange membrane，PEM）作为电解质，氢气作为燃料，氧气作为氧化剂，并且以其在低温时启动快、效率高、比功率大、功率密度高、结构简单、使用寿命长、噪音低、环境友好等特点近年来在交通运输、便携电源、发电站等领域的竞争力得到提升。PEM是PEMFC最重要的组成部件之一，它必须满足如下条件：质子传导率高、机械强度好、溶胀度小、阻醇性能好、热和化学稳定性高以及成本低等。由于现在应用最多的Nafion膜，它虽然具有良好的质子传导率和机械性能，但是它还是有一些缺点，比如，昂贵的价格以及在高温低湿度条件下各种性能不稳定。因此，寻找一种新的质子交换膜吸引了广泛的研究。
在各种高温质子交换膜中，酸碱复合或共聚膜是最具前途的质子交换膜种类之一。像Nafion膜，也就是全氟磺酸类质子交换膜，其质子传导过程依赖于磺酸基的电离，必须在保证膜的含水率的条件下，才具有可观的质子电导率。一旦温度提高，含水量降低，将导致质子电导率的急剧降低。相反，在酸碱复合或共聚膜中，酸性基团提供质子，碱性基团接受质子成为质子空穴，质子通过在酸碱基团之间的不断交换，实现质子传导。并且，酸碱聚合物之间的相互作用，诸如离子交联和氢键网络等都有助于显著地提高膜的一些性能，使复合膜比单独的酸性膜或碱性膜具有更好的耐水性、机械性能。所以，这些酸碱共聚物膜一般都具有很好的耐水性、电导率、热稳定性、机械强度。
发明内容
本发明的目的之一在于提供了一种聚苯乙烯膦酸/聚苯乙烯-1,2,3-三唑复合质子交换膜。
本发明的目的之二在于提供该质子交换膜的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种聚苯乙烯膦酸/聚苯乙烯-1,2,3-三唑复合质子交换膜，其特征在于该复合质子交换膜是由酸性组分聚苯乙烯膦酸（PS-PA）和碱性组分聚苯乙烯-1,2,3-三唑(PS-Tri)按（3.0 ～1.0）：1.0的摩尔比混合后成膜而得到；所述的酸性组分聚苯乙烯膦酸的结构式为：                                               ；所述的碱性组分聚苯乙烯-1,2,3-三唑(PS-Tri)的结构式为： 。
一种制备上述的聚苯乙烯膦酸/聚苯乙烯-1,2,3-三唑复合质子交换膜的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
a.        聚苯乙烯膦酸的制备：
a-1. 将聚苯乙烯PS溶于氯仿配制成浓度为20～60g/L溶液中，完全溶解后通入液溴，并加入催化剂用量的催化剂无水三氯化铁催化，搅拌回流反应2～2.5小时，且整个反应在避光条件下进行，反应完成后，用甲醇沉淀溶液，最后得白色沉淀，分离得到溴代聚苯乙烯PS-Br，其结构式为：；其中聚苯乙烯与液溴的摩尔比为：1:1.25~1:1.5；
a-2. 将步骤a-1所得 PS-Br溶于二苯醚中，流动氮气下依次加入三乙胺， 亚磷酸二乙酯和催化剂用量的钯催化剂，145~155 oC下反应70 h~75 h，将所得溶液导入体积比为95：5的甲醇/水溶液之中，得淡黄色沉淀膦酸取代的聚苯乙烯(PS-DEP)，其结构式为：；其中PS-Br、三乙胺和亚磷酸二乙酯的摩尔比为：1:1:5~1:1.5:5.5；
a-3. 将步骤a-2所得膦酸取代的聚苯乙烯于乙醇中溶胀，加入10M 盐酸水解脱去二乙酯，其中膦酸取代的聚苯乙烯与HCl的摩尔比为1 : 250~1:280，搅拌下回流5～6小时，之后用去离子水洗涤以除去多余的酸，分离后烘干得到白色沉淀，得到聚苯乙烯膦酸；
 b.   聚苯乙烯-1,2,3-三唑的制备：
b-1. 将聚苯乙烯和催化剂用量的无水氯化锌溶于氯仿中，完全溶解后加入氯甲醚，无水无氧条件下，搅拌回流反应7～8 h，之后用甲醇沉淀，该沉淀经纯化后，得到白色沉淀，即氯甲基化的聚苯乙烯，其结构式为：；所述的聚苯乙烯，氯化锌和氯甲醚的摩尔比为1:2:5~1:2:7；
b-2. 把步骤b-1所得的氯甲基化的聚苯乙烯（PS-CH2-Cl）溶于L DMF中，加入叠氮钠，回流下反应12～15 h，反应结束后用水沉淀出黄色絮状聚合物，分离后烘干，即得到聚乙烯叠氮，其结构式为：；其中氯甲基化的聚苯乙烯与叠氮钠的摩尔比为1：（1.1～1.3）；
b-3. 把步骤b-2所得聚乙烯叠氮（PS-CH2-N3）溶于L DMF中， 依次加入0.3-0.35 g 2-甲基-3-丁炔-2-醇， 0.08-0.09 g 五水合硫酸铜和0.2-0.25 g 败坏血酸钠，氮气保护室温反应24 h， 反应完全后用水沉淀，分离烘干得到淡黄色固体，即为聚苯乙烯-1,2,3-三唑；其中聚乙烯叠氮、2-甲基-3-丁炔-2-醇、五水合硫酸铜和0.2-0.25 g 败坏血酸钠的质量比为1：（0.5～0.7）：（0.1～0.2）：（0.3～0.6）；
c. 将步骤a所得聚苯乙烯膦酸和步骤b得到的聚苯乙烯-1,2,3-三唑均匀混合后成膜，得到酸碱复合型质子交换膜。
本发明成功合成用于制备酸碱复合质子交换膜的酸性部分聚苯乙烯膦酸和碱性聚苯乙烯-1,2,3-三唑以及基于聚苯乙烯膦酸-聚苯乙烯-1,2,3-三唑的酸碱复合质子交换膜。本发明使用的原材料都有工业规模生产，没有经过特别提纯，成本低廉，有利于大规模工业生产。本发明制备的聚苯乙烯-1,2,3-三唑是新的物质，它的合成方法未见国内外专利或文献报道。
本发明制备的酸碱复合质子交换膜中，聚苯乙烯1,2,3-三唑为质子受体，聚苯乙烯膦酸为质子给体，两者之间形成复杂的氢键网络，有利于质子的传导、从而提高质子传导率。可用于直接甲醇燃料电池、质子交换膜燃料电池。
附图说明
图1为溴代聚苯乙烯的核磁共振谱
图2为膦酸取代聚苯乙烯的核磁共振谱
图3为氯甲基化聚苯乙烯的核磁共振谱
图4为聚苯乙烯叠氮的核磁共振谱
图5为聚苯乙烯-1,2,3-三唑的核磁共振谱
图6为聚苯乙烯膦酸-聚苯乙烯-1,2,3-三唑酸碱复合质子交换膜的电导率与温度的关系。
具体实施方法
下面结合实施实例对本发明进行详细说明。
实施例一
本实例的第⑴步为聚苯乙烯的溴代反应，第⑵为聚苯乙烯的膦酸化反应，第(3)步为聚苯乙烯膦酸的水解，第(4)步为聚苯乙烯的氯甲基化反应，第⑸步为聚苯乙烯的叠氮化，第⑹步为聚苯乙烯-1,2,3-三唑的合成。
一、聚苯乙烯的溴代反应：
    1. 将2.0085 g PS和无水三氯化铁（9.5 mol% ； 0.2972 g）加入到带有回流冷凝管和搅拌磁子的二颈瓶中，充换氮气。从小口用针管加入30 mL CHCl3溶解PS。同时取1.3 mL 液溴分散到20 mL CHCl3中 ，待PS完全溶解后，将其加入，又因为这个反应大量放热所以需缓慢小心滴加。在60 oC下避光反应2 h。
2. 反应结束后，将反应物导入大量甲醇中，得到橙色固体，过虑得沉淀并将其溶于1,2-二氯甲烷中，再重新于甲醇中沉淀得白色粉末以除去剩余的液溴。将分离所得的沉淀置于真空干燥箱中60oC干燥过夜，产率为70.4 %，其结构式为：，表征参数参见图1。
二、聚苯乙烯的膦酸化反应：
1.  先将（1）中合成的0.5160 g PS-Br加入到25 mL封管中，再加入5 mL 二苯醚，充换氮气，然后在流动氮气下依次加入0.5 mL  三乙胺，3 mL  亚磷酸二乙酯和Pd2(dbac)3 (4.6 wt%；0.0239 g)。 整个体系在氮气保护下150 oC反应3 d。
2. 反应结束后， 将溶液倒入95 / 5 (v / v) 甲醇 / 水溶液中沉淀，分离后于真空干燥箱中60oC干燥过夜，得淡黄色固体，产率为64 %，其结构式为：，表征参数请参见图2。
三、聚苯乙烯膦酸的水解
    1. 将（2）中合成的1.1903 g PS-DEP于10 mL 乙醇中溶胀，接着加入50 mL 10 M HCl 搅拌回流100 oC下反应5 h。
    2. 过滤溶液后所得聚合物用去离子水反复洗涤以除去多余的自由酸，分离得到膦酸取代聚苯乙烯PS-PA于真空干燥箱中60oC干燥过夜，得白色固体，产率为78%， 其结构式为：。
四、聚苯乙烯的氯甲基化反应
1. 将1.3284 g PS和4.7149 g 无水ZnCl2 加入到250 mL 配有回流冷凝管和搅拌磁子的二颈瓶中，充换氮气，再由小口加入100 mL CHCl3 溶解PS。待完全溶解后，加入7 mL ClCH2OCH3 (n ZnCl2: n ClCH2OCH3: n PS=2 : 5 : 1)，整个体系在60 oC下反应7 h。
2. 反应结束，将所得粉色悬浊液倒入9 / 1 （v/v）甲醇 / 水溶液中得白色絮状沉淀，并将分离所得沉淀重新溶解于CHCl3中，然后再用甲醇 / 水溶液沉淀，如此反复三次，最后得到的聚合物于真空干燥箱中60oC干燥过夜，产率为68 %， 其结构式为： ，表征见图3。
五、聚苯乙烯的叠氮化
1. 将步骤四中制得的0.4662 g PS-CH2-Cl 和0.2693 g NaN3 (过量) 加入到15 mL DMF中，90 oC搅拌回流反应12 h。
2. 将反应后的溶液倒入水中沉淀，分离后得固体沉淀，并多次用去离子水洗涤以除去过量的NaN3，60oC烘干后，得产率为53 %， 其结构式为：， 表征见图4。
六、聚苯乙烯-1,2,3-三唑的合成
    1. 将步骤五中制备得到的PS-CH2-N3 (0.4779 g, 1.0 equiv.) 与2-甲基-3-丁炔-2-醇 (0.3265 g, 1.0 equiv.), CuSO4·5H2O (0.1132 g, 0.1 equiv.) 和NaAsc (0.2377 g, 0.3 equiv.) 加入到15 mL DMF中，氮气保护室温下反应24 h。
    2. 反应结束后，将所得黄色溶液倒入水中，得黄色沉淀，产率为76 %，其结构式为：， 表征见图5。
实施例二：
本实例的第⑴步为聚苯乙烯的溴代反应，第⑵为聚苯乙烯的膦酸化反应，第(3)步为聚苯乙烯膦酸的水解，第(4)步为聚苯乙烯的氯甲基化反应，第⑸步为聚苯乙烯的叠氮化，第⑹步为聚苯乙烯-1,2,3-三唑的合成。
一、聚苯乙烯的溴代反应：
    1. 将3.1401 g PS和无水三氯化铁（6.7 mol% ； 0.3320 g）加入到带有回流冷凝管和搅拌磁子的二颈瓶中，充换氮气。从小口用针管加入35 mL CHCl3溶解PS。同时取1.5 mL 液溴分散到25 mL CHCl3中 ，待PS完全溶解后，将其加入，又因为这个反应大量放热所以需缓慢小心滴加。在60 oC下避光反应2 h。
2. 反应结束后，将反应物导入大量甲醇中，得到橙色固体，过虑得沉淀并在甲醇中搅拌过夜以除去剩余的液溴。将分离所得的淡橙色沉淀置于真空干燥箱中60oC干燥过夜，产率为60.1 %，其结构式为：，表征见文件1。
二、聚苯乙烯的膦酸化反应：
1.  先将（1）中合成的0.5171 g PS-Br加入到25 mL封管中，再加入5 mL 二苯醚，充换氮气，然后在流动氮气下依次加入0.5 mL  三乙胺，3 mL  亚磷酸二乙酯和Pd2(dbac)3 (4 .3 wt%；0.0222 g)。 整个体系在氮气保护下150 oC反应3 d。
2. 反应结束后， 将溶液倒入95 / 5 (v / v) 甲醇 / 水溶液中沉淀，分离后于真空干燥箱中60oC干燥过夜，得淡黄色固体，产率为55 %，其结构式为：，表征见文件2。
三、聚苯乙烯膦酸的水解
    1. 将（2）中合成的1.5063 g PS-DEP于10 mL 乙醇中溶胀，接着加入50 mL 10 M HCl 搅拌回流100 oC下反应5 h。
    2. 过滤溶液后所得聚合物用去离子水反复洗涤以除去多余的自由酸，分离得到膦酸取代聚苯乙烯PS-PA于真空干燥箱中60oC干燥过夜，得白色固体，产率为90 %， 其结构式为：。
四、聚苯乙烯的氯甲基化反应
1. 将1.0365 g PS和4.5718 g 无水ZnCl2 加入到250 mL 配有回流冷凝管和搅拌磁子的二颈瓶中，充换氮气，再由小口加入100 mL CHCl3 溶解PS。待完全溶解后，加入7 mL ClCH2OCH3 (n ZnCl2: n ClCH2OCH3: n PS=2 : 5 : 1)，整个体系在60 oC下反应7 h。
2. 反应结束，将所得粉色悬浊液倒入9 / 1 （v/v）甲醇 / 水溶液中得白色絮状沉淀，并将分离所得沉淀重新溶解于CHCl3中，然后再用甲醇 / 水溶液沉淀，如此反复三次，最后得到的聚合物于真空干燥箱中60oC干燥过夜，产率为73 %， 其结构式为： ，表征见文件3。
五、聚苯乙烯的叠氮化
1. 将步骤四中制得的1.4287 g PS-CH2-Cl 和0.8228 g NaN3 (过量) 加入到35 mL DMF中，90 oC搅拌回流反应12 h。
2. 将反应后的溶液倒入水中沉淀，分离后得淡黄色固体，并多次用去离子水洗涤以除去过量的NaN3，60oC烘干后，得产率为94 %， 其结构式为：， 表征见文件4。
六、聚苯乙烯-1,2,3-三唑的合成
    1. 将步骤五中制备得到的PS-CH2-N3 (0.5837 g, 1.0 equiv.) 与2-甲基-3-丁炔-2-醇 (0.3890 g, 1.0 equiv.), CuSO4·5H2O (0.0962 g, 0.1 equiv.) 和NaAsc (0.2317 g, 0.3 equiv.) 加入到25 mL 水和5 mL 叔丁醇中，氮气保护室温下反应24 h。
    2. 反应结束后，将所得米白色溶液倒入水中，得白色沉淀，产率为51 %，其结构式为：， 表征见文件5。
实施例三：
本实例的第⑴步为聚苯乙烯的溴代反应，第⑵为聚苯乙烯的膦酸化反应，第(3)步为聚苯乙烯膦酸的水解，第(4)步为聚苯乙烯的氯甲基化反应，第⑸步为聚苯乙烯的叠氮化，第⑹步为聚苯乙烯-1,2,3-三唑的合成，第(7)步为基于聚苯乙烯膦酸-聚苯乙烯1,2,3-三唑的质子交换膜的制备和表征。
一、聚苯乙烯的溴代反应：
    1. 将2.8848 g PS和无水三氯化铁（8 mol% ； 0.3165 g）加入到带有回流冷凝管和搅拌磁子的二颈瓶中，充换氮气。从小口用针管加入30 mL CHCl3溶解PS。同时取1.5 mL 液溴分散到20 mL CHCl3中 ，待PS完全溶解后，将其加入，又因为这个反应大量放热所以需缓慢小心滴加。在60 oC下避光反应2 h。
2. 反应结束后，将反应物导入大量甲醇中，得到橙色固体，过虑得沉淀并将其溶于1,2-二氯甲烷中，再重新于甲醇中沉淀得白色粉末以除去剩余的液溴。将分离所得的沉淀置于真空干燥箱中60oC干燥过夜，产率为65.3 %，其结构式为：，表征见文件1。
二、聚苯乙烯的膦酸化反应：
1.  先将（1）中合成的1.0252 PS-Br加入到25 mL封管中，再加入12 mL 二苯醚，充换氮气，然后在流动氮气下依次加入0.5 mL  三乙胺，6 mL  亚磷酸二乙酯和Pd2(dbac)3 (4 wt%；0.0426 g)。 整个体系在氮气保护下150 oC反应3 d。
2. 反应结束后， 将溶液倒入95 / 5 (v / v) 甲醇 / 水溶液中沉淀，分离后于真空干燥箱中60oC干燥过夜，得淡黄色固体，产率为78 %，其结构式为：，表征见文件2。
三、聚苯乙烯膦酸的水解
    1. 将（2）中合成的0.4457 g PS-DEP于10 mL 乙醇中溶胀，接着加入50  mL 10 M HCl 搅拌回流100 oC下反应5 h。
    2. 过滤溶液后所得聚合物用去离子水反复洗涤以除去多余的自由酸，分离得到膦酸取代聚苯乙烯PS-PA于真空干燥箱中60oC干燥过夜，得白色固体，产率为77 %， 其结构式为：。
四、聚苯乙烯的氯甲基化反应
1. 将2.1327 g PS和5.5780 g 无水ZnCl2 加入到250 mL 配有回流冷凝管和搅拌磁子的二颈瓶中，充换氮气，再由小口加入100 mL CHCl3 溶解PS。待完全溶解后，加入7 mL ClCH2OCH3 (n ZnCl2: n ClCH2OCH3: n PS=2 : 5 : 1)，整个体系在60 oC下反应7 h。
2. 反应结束，将所得粉色悬浊液倒入9 / 1 （v/v）甲醇 / 水溶液中得白色絮状沉淀，并将分离所得沉淀重新溶解于CHCl3中，然后再用甲醇 / 水溶液沉淀，如此反复三次，最后得到的聚合物于真空干燥箱中60oC干燥过夜，产率为74 %， 其结构式为： ，表征见文件3。
五、聚苯乙烯的叠氮化
1. 将步骤四中制得的0.9683 g PS-CH2-Cl 和0.5183 g NaN3 (过量) 加入到25 mL DMF中，90 oC搅拌回流反应12 h。
2. 将反应后的溶液倒入水中沉淀，分离后得淡黄色固体，并多次用去离子水洗涤以除去过量的NaN3，60oC烘干后，得产率为89 %， 其结构式为：， 表征见文件4。
六、聚苯乙烯-1,2,3-三唑的合成
    1. 将步骤五中制备得到的PS-CH2-N3 (0.8951 g, 1.0 equiv.) 与2-甲基-3-丁炔-2-醇 (0.5309 g, 1.0 equiv.), CuSO4·5H2O (0.2067 g, 0.1 equiv.) 和NaAsc (0.3615 g, 0.3 equiv.) 加入到20 mL DMF中，氮气保护室温下反应24 h。
    2. 反应结束后，将所得黄色溶液倒入水中，得黄色沉淀，产率为92 %，其结构式为：， 表征见文件5。
七、基于聚苯乙烯膦酸-聚苯乙烯1,2,3-三唑的质子交换膜的制备和表征
    1. 将步骤三和步骤六得到的酸性聚合物PS-PA和碱性聚合物PS-Tri按照精确摩尔比为n PS-PA : n PS-Tri = 3.0 : 1.0; 2.5 : 1.0; 2.2 : 1.0; 2.0 : 1.0; 1.0 : 1.0，将两种物质于研钵中均匀混合后，于FM1202真空压膜机中压膜，得到酸碱复合型质子交换膜。
2. 最后，分别在40、60、80、100 oC，相对湿度90 %条件下，测得膜的最高质子电导率为11.2 mS/cm。
上述各实例是对本发明的进一步说明，但是不能将本发明理解为只限于上述实例，凡基于上述发明内容所实现的合成均属于本发明的保护范围。
图1为溴代聚苯乙烯的核磁共振谱。其中，7.12 ppm处为对位苯环上质子H的峰，6.56-6.34 ppm处为间位苯环上质子H的峰，1.71 ppm处为烷基主链上-CH-的峰，1.38 ppm处为主链上-CH2-的峰。
图2为膦酸取代聚苯乙烯的核磁共振谱。其中，7.11-6.95 ppm处为对位苯环上质子H的峰，6.61-6.32 ppm处为间位苯环上质子H的峰，4.16 ppm处为-O-CH2-上H的峰，1.54 ppm处为烷基主链上-CH-的峰，1.41-1.22 ppm处为主链上-CH2-的峰。
图3为氯甲基化聚苯乙烯的核磁共振谱。其中，7.11-6.90 ppm处为对位苯环上质子H的峰，6.60-6.36 ppm处为间位苯环上质子H的峰，4.55 ppm处为 Ar-CH2-Cl上H的峰, 1.70 ppm处为烷基主链上-CH-，-CH2-的峰。
图4为聚苯乙烯叠氮的核磁共振谱。其中，7.11-6.97 ppm处的为对位苯环上质子H的峰，6.57-6.44 ppm处为间位苯环上质子H的峰，4.16 ppm处为Ar-CH2-N3上的峰, 1.75 ppm处为烷基主链上-CH-的峰，1.40 ppm处为主链上-CH2-的峰。
图5为聚苯乙烯-1,2,3-三唑的核磁共振谱。其中，7.12-6.83 ppm处的为对位苯环上质子H的峰，6.59-6.34 ppm处为间位苯环上质子H的峰，5.44 ppm处为Ar-CH2-N上H的峰，3.34 ppm处为2-甲基-3-丁炔-2-醇末端羟基上H的峰, 2.50 ppm处为-C(CH3)2-的峰，1.75 ppm处为烷基主链上-CH-的峰，1.40 ppm处为主链上-CH2-的峰。
图6是聚苯乙烯膦酸-聚苯乙烯-1,2,3-三唑酸碱复合质子交换膜的电导率与温度的关系，从图中可以看出，随着温度的增加，复合膜的质子电导率逐渐增大。

Claims (1)

1.一种聚苯乙烯膦酸/聚苯乙烯-1,2,3-三唑复合质子交换膜，其特征在于该复合质子交换膜是由酸性组分聚苯乙烯膦酸（PS-PA）和碱性组分聚苯乙烯-1,2,3-三唑(PS-Tri)按（3.0 ～1.0）：1.0的摩尔比混合后成膜而得到；所述的酸性组分聚苯乙烯膦酸的结构式为： ；所述的碱性组分聚苯乙烯-1,2,3-三唑(PS-Tri)的结构式为： 。
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