CN112143019B - 一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法及其在碱性水电解槽中的应用，所述的多孔膜由带有苯并咪唑有机高分子聚合物的一种或多种为原料，通过非溶剂诱导相转化法制备而成。该类多孔膜不需要离子交换基团就可实现离子交换的传递。通过快速非溶剂诱导相转化法可制得高孔隙率、高溶剂吸收、电解质快速润湿和高机械强度的多孔膜。本发明制备的多孔膜通过碱掺杂后应用于碱性水电解槽中，表现出高的离子导电性和稳定的机械性能，在碱性水电解槽上具有非常好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于碱性水电解槽技术领域，涉及一种多孔聚合物离子交换膜材料，具体涉及一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法及其应用。
背景技术
目前电化学储能技术(即通过电化学法分解水可以通过氢的形式储存可再生能源剩余电能)受到越来越多的关注(IEEE,2012,100,410)。基于全氟磺酸膜的质子交换膜(PEM)系统在高电流密度下运行可以产生高纯度的氢，但是受困于酸性环境下电极材料和催化剂的限制，阻碍了其无法大规模应用，使得人们开始转向深究传统的碱性水电解槽技术，在碱性条件下，相对容易发生的氧化还原反应促使有丰富且便宜的材料和催化剂供选择，这是大规模实现的一个重要方面。传统的碱性水电解槽是一种耐用和坚固的系统，已经在市场上销售了很长一段时间，但是传统的系统具有很高的内阻。因此，缩短电极间距离应是开发成本效益高、性能优良的先进碱性水电解槽的关键策略之(J.Electrochem.Soc.,2016,163,F3197)。
实现这一目标的热门方法是用阴离子交换膜膜代替多孔膜。这使得电极间距小于100mm，即令气体扩散型电极与膜直接接触的电池设计成为可能(J.HydrogenEnergy.,2011,36,15089)，因此基于季铵盐功能化聚合物的阴离子交换膜最近受到了广泛关注，但是改善聚合物骨架结构以改善长期稳定性以及氢氧化物离聚物形式中的阴离子交换部分仍然是一个艰巨的挑战。
另一种方案是在掺碱液的多孔聚合物形成离子溶剂化电解质膜系统周围建造电解槽，带有杂环的聚合物中的共轭结构具有碱性，使得这些类型的聚合物在掺杂酸或碱后能够运输质子或OH-，将聚合物的机械稳定性和气密性与碱性水盐溶液的导电性能结合起来形成三元体系。Xing和Savadogo首先对系统进行了研究，表明其离子导电性在实际应用范围内(Electrochem.Commun.,2000,2,697)。目前已在电极粘合剂、醇、燃料电池和超级电容器中作为氢电解质的技术应用方面进行了探索。
多孔膜的制备方法很多，包括相转化法、涂覆法、模板浸渍、径迹刻蚀法等。其中相转化法最为常用，如蒸汽相沉淀、热沉淀、浸没沉淀等。非溶剂诱导相转化法是湿法工艺中应用最早、研究最多的薄膜制备方法，也称倒相法，广泛应用于各种分离膜。将此类膜掺碱液，可以增加膜的氢氧根离子的电导率和持液能力，应用到碱性水电解槽中的前景非常好。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种较高的电解质吸收率、优异的热稳定性和良好的机械性能的非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑(PBI)的多孔聚合物离子交换膜的方法及其在碱性水电解槽中的应用。
本发明的设计构思为：本发明采用多孔聚合物离子交换膜由带有苯并咪唑的有机高分子聚合物中的一种或二种以上为原料，再通过快速非溶剂诱导相转换法制备而成。
本发明通过以下技术方案予以实现。
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，由带有苯并咪唑的有机高分子聚合物中的一种或二种以上为原料，再通过快速非溶剂诱导相转换法制备而成，包括以下步骤：
(1)、将带有苯并咪唑结构有机高分子聚合物中的一种或多种为原料，将原料溶解在有机溶剂中，在温度为5～300℃下充分搅拌0.5～24h，制得原料完全溶解的铸膜液溶液，铸膜液溶液静置脱泡处理，铸膜液溶液中有机高分子聚合物浓度为1～70wt％；
(2)、将步骤(1)制备的铸膜液溶液倾倒在无纺布基底上，或者直接倾倒在干净平整的玻璃板上，用刮刀将铸膜液溶液刮成液膜；
(3)、常压下，将步骤(2)制备的液膜浸入一种与步骤(1)中有机溶剂互溶而与铸膜液溶液中有机高分子聚合物不互溶的溶剂中进行凝固浴，完成液膜由液相至固相的相转化过程，制得聚合物薄膜；
(4)、首先，将步骤(3)制备的聚合物薄膜于0-100℃条件下置于去离子水中浸泡0.1-24小时；然后，将残留的溶剂洗去；最后，聚合物薄膜先在室温条件下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时，制得基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜，其化学结构通式如下：
所述多孔聚合物离子交换膜的聚合物为均聚物或无规共聚物，式中n代表聚合度，n为10-200的正整数，重均分子量在5000-800000之间；式中R的结构为多不规则的大体积基团处于主链，增加高分子链间距，使得碱液容易掺杂从而形成盐类，提高离子的传输，同时减少了分子间氢键的作用，有利于提高溶解性能。-R-代表下述结构中的一种或多种：
非溶剂相诱导相转化法制备多孔聚合物膜时，通过控制溶剂种类、聚合物的浓度、添加剂的种类和浓度、凝胶浴的组成和温度、蒸发时间及后处理等制膜条件对膜的影响来调节多孔薄膜上表面，下表面及断面孔的大小和分布，进一步优化了多孔膜的持液能力和其他性能，扩大其在碱性水电解槽应用上的潜能。
进一步地，在所述步骤(3)中，与有机溶剂互溶的溶剂为DMSO、DMAc、NMP、DMF或者TEP中的一种或几种。
进一步地，在所述步骤(3)中，与铸膜液溶液中有机高分子聚合物不互溶的溶剂为水、醇类溶剂、酸类溶剂、醚类溶剂、脂类溶剂、脂肪类溶剂、芳香类溶剂或者杂环类溶剂中的一种或几种。
进一步地，所述步骤(4)制得的多孔聚合物离子交换膜的孔径尺寸为0.05～100nm，孔隙率为1～200％，厚度为10～500μm。
如上述制备方法制得的基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜在碱性水电解槽中的应用，包括以下步骤：
(1)、将基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜在80℃碱性溶液中浸泡10-72h，碱性溶液的浓度为1～50wt％；
(2)、将步骤(1)制得的碱掺杂后的多孔聚合物离子交换膜安装于碱性电解槽装置中。
(2.1)制备电解水装置的MEA，通过催化剂涂覆基底(CCS)的方法制备阳极和阴极。制备阳极如下：将IrO2粉末与去离子水和异丙醇混合，然后加入PTFE乳液。超声处理30分钟后，将催化剂墨水在85℃的水浴中搅拌，蒸发水和异丙醇。将获得的糊状物涂覆在镀铂的多孔Ti板上。离聚物溶液(在乙醇中5wt％固含量的商业化离聚物)也喷涂在催化剂层表面上，干燥离聚物和IrO2在阳极中的负载量分别为1.5和8mg·cm-2。对于阴极的制备，将Pt/C(40wt％)、去离子水、异丙醇和PTFE乳液(在阴极中为6wt％)混合，然后将所制备的墨水超声处理30分钟，并喷涂在碳纸上，Pt负载量为0.4mg·cm-2。离聚物溶液也喷涂在表面上(1.5mg·cm-2)。电极面积为5cm2。最后，将两个电极浸入1MNaOH中24h进行离子交换，并在使用前用去离子水冲洗几次。
(2.2)将膜电极夹在阴极和阳极之间来组装电解水装置。在阴极中使用镀铂多孔Ti板作为集电器。电化学测试在浸泡于阳极和阴极电解液中进行，改变温度通过测量不同电流密度下的电池电压获得极化曲线，并且在50℃，200mA·cm-2的恒定电流下评估其耐久性。
进一步地，所述多孔聚合物离子交换膜所掺的碱性溶液为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种；所述的电解槽装置中电解液为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和纯水中的一种或多种。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
(1)本发明制的得多孔聚合物离子交换膜应用在碱性水电解中，通过控制溶剂种类、聚合物的浓度、添加剂的种类和浓度、凝胶浴的组成和温度、蒸发时间及后处理等制膜条件来调节多孔薄膜上表面，下表面及断面孔的大小和分布，保持了膜的离子透过选择性，即可应用在碱性水电解槽中，避免了由于常规膜中离子交换基团的引入而导致的聚合物氧化稳定性降低。
(2)本发明制的得多孔聚合物离子交换膜在非溶剂相中进行相转化，制备的多孔膜孔径均一，皮层较薄，体积合适，将此类膜掺碱液应用到碱性水电解槽中的前景非常好。
(3)制备的多孔聚合物离子交换膜氢氧根电导率大于100mS/cm(100℃)，电解槽稳定性大于500h(50℃，200mA/cm2)。
(4)制备的多孔聚合物离子交换膜具有良好的热稳定性和机械性能，聚合物分解温度高于600℃，玻璃化转变温度大于400℃。
(5)该类膜制备方法简单，孔径易调控，成本低，易于实现大批量生产。
(6)本发明拓宽了碱性水电解槽技术用膜材料的种类和适用范围。
附图说明
图1为实施例1制备的多孔聚合物离子交换膜热稳定性曲线。
图2为实施例1制备的多孔聚合物离子交换膜在碱性水电解槽上的稳定性测试曲线。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例均按照常规实验条件。另外，对于本领域技术人员而言，在不偏离本发明的实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
实施例一
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙醇中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽。
该步骤具体为
(1)将上述制得的多孔聚合物膜浸入80℃，25wt％氢氧化钾溶液中36h；
(2)将碱掺杂过的多孔聚合物电解质隔膜应用于碱性水电解槽装置。
通过催化剂涂覆基底(CCS)的方法制备阳极和阴极。阳极催化剂为IrO2，阴极为Pt/C的钛板，镍板为双极板，膜的有效面积为5cm2，将膜电极夹在阴极和阳极之间来组装电解水装置。在阴极中使用镀金多孔Ti板作为集电器。电化学测试在50℃，25wt％氢氧化钾电解液中进行，通过测量不同电流密度下的电池电压获得极化曲线，并且在50℃，200mA·cm-2的恒定电流密度下评估其耐久性。
实施例二
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙酸乙酯中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例四
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于去离子水中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例五
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于异丙醇中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例六
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于异丙醇和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例七
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于去离子水和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例八
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙酸乙酯和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例九
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例十
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙酸乙酯和异丙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例十一
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷和异丙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例十二
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于去离子水和异丙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例十三
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷和乙酸乙酯的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例十四
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙醇中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽。
该步骤具体为
(1)将上述制得的多孔聚合物膜浸入80℃，25wt％氢氧化钾溶液中36h；
(2)将碱掺杂过的多孔聚合物电解质隔膜应用于碱性水电解槽装置。
通过催化剂涂覆基底(CCS)的方法制备阳极和阴极。阳极催化剂为IrO2，阴极为Pt/C的钛板，镍板为双极板，膜的有效面积为5cm2，将膜电极夹在阴极和阳极之间来组装电解水装置。在阴极中使用镀金多孔Ti板作为集电器。电化学测试在50℃，25wt％氢氧化钾电解液中进行，通过测量不同电流密度下的电池电压获得极化曲线，并且在50℃，200mA·cm-2的恒定电流密度下评估其耐久性。
实施例十五
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙酸乙酯中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例十六
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例十七
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于去离子水中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例十八
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于异丙醇中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例十九
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于异丙醇和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例二十
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于去离子水和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例二十一
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙酸乙酯和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例二十二
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例二十三
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙酸乙酯和异丙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例二十四
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷和异丙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例二十五
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于去离子水和异丙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例二十六
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(OPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷和乙酸乙酯的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例二十七
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NNPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙醇中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽。
该步骤具体为
(1)将上述制得的多孔聚合物膜浸入80℃，25wt％氢氧化钾溶液中36h；
(2)将碱掺杂过的多孔聚合物电解质隔膜应用于碱性水电解槽装置。
通过催化剂涂覆基底(CCS)的方法制备阳极和阴极。阳极催化剂为IrO2，阴极为Pt/C的钛板，镍板为双极板，膜的有效面积为5cm2，将膜电极夹在阴极和阳极之间来组装电解水装置。在阴极中使用镀金多孔Ti板作为集电器。电化学测试在50℃，25wt％氢氧化钾电解液中进行，通过测量不同电流密度下的电池电压获得极化曲线，并且在50℃，200mA·cm-2的恒定电流密度下评估其耐久性。
实施例二十八
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙酸乙酯中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例二十九
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三十
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于去离子水中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三十一
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于异丙醇中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三十二
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于异丙醇和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三十三
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于去离子水和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三十四
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙酸乙酯和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三十五
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷和乙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三十六
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于乙酸乙酯和异丙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三十七
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷和异丙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三十八
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(NPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于去离子水和异丙醇的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
实施例三十九
一种采用非溶剂诱导相转化法制备基于聚苯并咪唑多孔聚合物离子交换膜的方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑(mPBI)在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过非溶剂诱导相转化法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，然后迅速将附有液膜的玻璃板置于二氯甲烷和乙酸乙酯的混合溶剂(体积比1：1)中3min。之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的多孔膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
对比例
本实施例基于聚苯并咪唑的致密聚合物的制备方法，包括以下步骤：
1.均一成膜溶液的制备。
该步骤具体为：将聚苯并咪唑在室温下溶解在DMAc中，搅拌1小时，制备12.5wt％均匀透明的铸膜溶液。
2.通过流延法制备多孔聚苯并咪唑聚合物电解质隔膜。
该步骤具体为：将浓度为12.5wt％的PBI均匀溶液刮涂玻璃板上铺展成平均厚度为40±10μm的溶液膜，置于80℃烘箱12h之后取出玻璃板并浸入室温下3升去离子水中30min，将多孔膜洗涤干净取出。然后先在室温下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时。
3.利用制备的膜组装碱性水电解槽步骤同实施例一一致。
综上所述，以下为实施全部实施例制备的多孔聚合物离子交换膜的性能对比表。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜在碱性水电解槽中的应用，其特征在于包括以下步骤：
(1)、将基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜在80℃碱性溶液中浸泡10-72h，碱性溶液的浓度为1～50wt％；
(2)、将步骤(1)制得的碱掺杂后的多孔聚合物离子交换膜安装于碱性电解槽装置中；
所述基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜的制备方法包括以下步骤：
a、将带有苯并咪唑结构有机高分子聚合物中的一种或多种为原料，将原料溶解在有机溶剂中，在温度为5～300℃下充分搅拌0.5～24h，制得原料完全溶解的铸膜液溶液，铸膜液溶液静置脱泡处理，铸膜液溶液中有机高分子聚合物浓度为1～70wt％；
b、将步骤a制备的铸膜液溶液倾倒在无纺布基底上，或者直接倾倒在干净平整的玻璃板上，用刮刀将铸膜液溶液刮成液膜；
c、常压下，将步骤b制备的液膜浸入一种与步骤a中有机溶剂互溶而与铸膜液溶液中有机高分子聚合物不互溶的溶剂中进行凝固浴，完成液膜由液相至固相的相转化过程，制得聚合物薄膜；
d、首先，将步骤c制备的聚合物薄膜于0-100℃条件下置于去离子水中浸泡0.1-24小时；然后，将残留的溶剂洗去；最后，聚合物薄膜先在室温条件下干燥24小时，然后在80℃真空条件下干燥12小时，制得基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜，其化学结构通式如下：
所述多孔聚合物离子交换膜的聚合物为均聚物或无规共聚物，式中n代表聚合度，n为10-200的正整数，重均分子量在5000-800000之间；式中R的结构为多不规则的大体积基团处于主链，-R-代表下述结构中的一种或多种：
2.根据权利要求1所述的一种基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜在碱性水电解槽中的应用，其特征在于：在所述步骤c中，与有机溶剂互溶的溶剂为DMSO、DMAc、NMP、DMF或者TEP中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜在碱性水电解槽中的应用，其特征在于：在所述步骤c中，与铸膜液溶液中有机高分子聚合物不互溶的溶剂为水、醇类溶剂、酸类溶剂、醚类溶剂、脂类溶剂、脂肪类溶剂、芳香类溶剂或者杂环类溶剂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜在碱性水电解槽中的应用，其特征在于：所述步骤d制得的多孔聚合物离子交换膜的孔径尺寸为0.05～100nm，孔隙率为1～200％，厚度为10～500μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于聚苯并咪唑的多孔聚合物离子交换膜在碱性水电解槽中的应用，其特征在于：所述多孔聚合物离子交换膜所掺的碱性溶液为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种；所述的电解槽装置中电解液为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和纯水中的一种或多种。
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2020
- 2020-09-01 CN CN202010902549.5A patent/CN112143019B/zh active Active
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| CN112143019A (zh) | 2020-12-29 |
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