專利名稱：用于燃料電池或基于燃料電池技術(shù)的反應器的質(zhì)子傳導膜及制造該膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明沙.
本發(fā)明還涉及制造所述質(zhì)子傳導膜的方法' 在本文中，電極。
本文中的質(zhì)子傳導膜是指具有在其一側(cè)上接收質(zhì)子/水合氫離子和在其 另一側(cè)上放出相應數(shù)量的質(zhì)子的能力的膜。當一個質(zhì)子從一側(cè)進入膜時，另 一個質(zhì)子被從另一側(cè)推出。該膜還不容許電子在相反方向上的通過，并且除
H"/H30+之外的其它離子的通過是不期望的。
此外，在本文中DMFC理解為由液態(tài)曱醇驅(qū)動的燃料電池(直接曱醇燃 料電池)，該燃料電池包括具有陽極和用于陽極反應的催化劑的陽極側(cè)、具 有陰極和用于陰極反應的催化劑的陰極側(cè)、以及將陽極側(cè)和陰極側(cè)彼此隔開 的中間膜。
背景技術(shù)：
由直接曱醇驅(qū)動的燃料電池是先前已知的，參見例如在 http:〃www. wpi.edu/Pubs/ETD/Available/etd-051205-151955/unrestricted/A.Hac guard.pdf上公布的Alexandre Hacquard, Improving and Understanding Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) Performance(提交給 Worcester Polytechnic Institute教員的論文)。在可獲得的優(yōu)點中，可提及.'燃料是液態(tài)的，因此使 得能夠快速加燃料；可緊湊設(shè)計的燃料電池以及曱醇兩者可以低的成本生 產(chǎn)；以及燃料電池可設(shè)計用于許多不同的固定或者移動/便攜式應用。此外， DMFC型燃料電池是環(huán)境友好的，僅排放出水和二氧化碳；不形成硫或者氮 的氧化物。
在上述出版物中，所公開的燃料電池中的陽極和陰極由石墨構(gòu)成并且在 它們各自的一側(cè)上均設(shè)有通道系統(tǒng)等，在陽極處用于供給液態(tài)甲醇-水混合物并且在陰極處用于供給氧(純氧或者空氣氧)。在陽極和陰極之間有質(zhì)子傳 導膜，并且分別在膜與陽極和陰極之間具有所謂的氣體擴散層。而且，氣體 擴散層或者膜在陽極側(cè)上載有Pt和Rll催化劑，并且在陰極側(cè)上載有單獨的 Pt催化劑。氣體擴散層由碳布或碳紙構(gòu)成。在陽極側(cè)上，氣體擴散層接收與 曱醇在陽極催化劑上的氧化有關(guān)的形成的co2并且容許其向上擴散到上端 面，在所述上端面處形成C02氣泡。在陰極側(cè)上，所供給的氧氣通過氣體擴 散層并且與通過膜的電子和質(zhì)子反應以形成水。與用于由直接曱醇驅(qū)動的其
它燃料電池的膜類似，此處的膜由NafionTM(磺化的PTFE型聚合物)構(gòu)成。 催化劑以有機溶劑、細粉狀催化劑顆粒和Nafion 溶液的油墨形式涂布在氣 體擴散層上或者膜上，之后讓溶劑揮發(fā)。 一般認為對于質(zhì)子向膜的有效傳輸， 具有Nafion 網(wǎng)絡(luò)是必須的。此外，由此制備的氣體擴散層用作電極。
然而，已經(jīng)表明NafionTM不具有期望的耐曱醇性，而且當暴露于2M(約 6%)曱醇時已經(jīng)開始溶解。而且，已知的DMFC型燃料電池由于曱醇在陽極 處緩慢的電化學氧化且曱醇能夠穿過PEM膜(聚合物電解質(zhì)膜)遷移到其中 氧化曱醇的陰極而具有太低的功率密度。這不僅導致燃料損失，而且導致所 形成的一氧化碳使在陰極處所使用的鉑催化劑中毒，這導致降低的效率。反
應的復雜性使得難以獲得令人滿意的產(chǎn)率。
US-Bl-6444343(Prakash等)綜述了在1959年就已經(jīng)開始的許多不同的 PEM膜，那時建議通過苯酚磺酸和曱醛的縮合制造這樣的用于H2/02燃料電 池的膜。對于在這樣的燃料電池中的膜，還可使用部分磺化的聚苯乙烯，并 且該膜還可由具有惰性碳氟化合物基體的交聯(lián)苯乙烯-二乙烯基苯制造，然 后磺化，或者由a,(3，P-三氟苯乙烯-磺酸的均聚物制造?？紤]到對于這樣的材 料所提及的缺點，尤其是與DMFC型燃料電池的使用有關(guān)的缺點，在'343 中建議由在聚(偏二氟乙烯)惰性基體內(nèi)的交聯(lián)聚苯乙烯磺酸制造該膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供不受DMFC電池中的反應物影響并且除質(zhì)子/水合 氫離子之外的離子基本上不能透過的質(zhì)子傳導膜。
在技術(shù)領(lǐng)域部分中所提及的膜中，該目的通過根據(jù)本發(fā)明的由用磺酸改 性的聚丙烯酰胺構(gòu)成的膜而實現(xiàn)。這樣的膜不受DMFC電池中的反應物的 侵蝕，并且磺酸具有容許質(zhì)子/水合氫離子轉(zhuǎn)移通過凝膠、同時基本上防止其它離子通過的低pKa。
可使用所有可與酰胺氮結(jié)合的磺酸，但是例如1-氯四氟亞乙基磺酸
(l-chlorotetrafluoroethylene sulfonic acid)昂貴和氯磺酸可形成不艽全穩(wěn)定的 產(chǎn)物。因此，磺酸優(yōu)選由對-氯苯磺酸組成。
上述目標還連同由用磺酸改性的聚合物制造用于燃料電池或基于燃料 電池技術(shù)的反應器的質(zhì)子傳導膜的方法一起實現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明，該方法通過 如下進行將聚丙烯酰胺與對-氯苯磺酸在水中混合并在攪拌的同時加熱至 沸點，之后使該溶液緩慢冷卻，當該溶液達到室溫時，加入提供最終聚合物 的穩(wěn)定空間構(gòu)型的交聯(lián)劑(cross-binder),通過加入硬化劑(setting agent)引發(fā) 實際的聚合反應，以及在所獲得的混合物硬化之前對其進行原位模塑以形成 膜。用對-氯苯磺酸改性的聚丙烯酰胺解決了較高含量的甲醇可侵蝕其它聚 合物材料的膜以及曱醇傾向于遷移穿過膜并由此損害電池效率的問題。如果 在膜的另一側(cè)上有液體，可幾乎完全消除曱醇穿過所述改性聚丙烯酰胺的膜 的自發(fā)擴散，這意味著該類型的膜尤其相當適合用于在兩個半電池(cell halves)中均具有液體的電池。此外，丙烯酰胺購買4更宜。
作為交聯(lián)劑，N，N，-亞曱基-雙-丙烯酰胺優(yōu)選與N,N,N，，N，-四亞甲基二胺 (N,N,N，,N，-tetramethylene diamine)組合使用，其為最終聚合物提供穩(wěn)定的空 間構(gòu)型，并且作為引發(fā)實際的聚合反應的硬化劑，使用過氧鹽如過碳酸鈉、 過苯曱酸鈉等，但優(yōu)選過硫酸銨。
在加入硬化劑后，將混合物模塑，優(yōu)選在燃料電池中或在基于燃料電池 技術(shù)的反應器中原位模塑，以形成膜。據(jù)此可在電池中原位進行的模塑可在 短時間，約40秒內(nèi)完成。與嵌入燃料電池或反應器內(nèi)部的單獨制造的膜相 比，該實施方式導致密封得以改善以及消除了與薄膜的安裝有關(guān)的損壞該薄 膜的風險，并且同與壓制有關(guān)的情況比較起來，催化劑更好地"蠕動，，到膜 壁內(nèi)。


在下面，將參照優(yōu)選實施方式和附圖更詳細地描述本發(fā)明。 圖1為顯示DMFC型燃料電池裝置的原理流程圖，其中在燃料電池中 液態(tài)甲醇逐步氧化以形成二氧化碳和水。
圖2為根據(jù)圖1的燃料電池裝置的橫截面視圖，顯示電極、中間膜和流體通道的優(yōu)選布置。
圖3-4為兩個不同流型的平面視圖，其中可將反應物引導至各裝置內(nèi)部。 圖5是所制備的用于在電極之間模塑質(zhì)子傳導膜的電池的簡化的橫截面圖。
具體實施例方式
在圖1中的原理流程圖中所示的DMFC型燃料電池裝置中，液態(tài)曱醇 在燃料電池中逐步氧化為二氧化碳和水。所示的燃料電池裝置包括流動狀態(tài) 串聯(lián)連接的三個燃料電池1、2和3,用于在三個單獨的步驟中進行逐步氧化。 各個燃料電池包括陽極11、陰極12和將它們彼此隔開的膜13。在陽極側(cè)上， 在第一個步驟1中曱醇氧化為曱醛，在第二個步驟2中所獲得的曱醛氧化為 曱酸，并且在第三個步驟3中所獲得的曱酸氧化為二氧化碳。在陰極側(cè)上， 新鮮供應的過氧化氫在各步驟1-3中還原以形成水。適當控制對不同步驟的 氧化劑的供應使得在每個單獨的步驟中在陽極側(cè)和陰極側(cè)上的反應處于彼 此化學計量平衡。因此，所述反應可更加可靠地精制和控制以增加產(chǎn)率。
所述三個燃料電池1、 2和3還是串聯(lián)電連接的。兩個電子從步驟1中 的陽極ll,經(jīng)由以燈泡形式顯示的負載15去往步驟3中的陰極123;兩個電 子從步驟3中的陽極113去往步驟2中的陰極122;并且兩個電子從步驟2 中的陽極112去往步驟1中的陰極12,。在所有的三個電池l、 2和3中，所 形成的質(zhì)子/水合氫離子從陽極11穿過膜13去往陰極12。
圖2是根據(jù)圖1的燃料電池裝置的橫截面視圖，顯示電極11、 12、中 間膜13和流體通道16的優(yōu)選布置。陽極11、陰極12和膜13由彼此附著以 形成組(package)或者堆(pile)的薄板或者片形成。在常規(guī)的燃料電池裝置中， 接合可為機械的，例如通過連桿(未示出)，或者使用合適的膠水例如硅酮型 膠水的接合(未示出)以將所述板/片保持在一起。在膜13和陽極11之間以及 在膜13和陰極12之間布置表面結(jié)構(gòu)16,所述表面結(jié)構(gòu)16將在基本上板的 整個側(cè)面上提供最優(yōu)化的液體流動。圖1中所示的在單獨的燃料電池1、 2 和3之間的流線由在板組/堆中形成的流動連接以及圖2中所示的位于外部的 流動連接構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，膜13由容許質(zhì)子/水合氫離子從膜13的一側(cè)遷移至另一側(cè) 的用磺酸改性的聚丙烯酰胺構(gòu)成。聚丙烯酰胺用磺酸的改性不會將該聚合物 的穩(wěn)定性破壞至任何明顯的程度；其會經(jīng)得住許多溶劑和過氧化氫的侵蝕。而且就電學而言，該材料具有諸如高電阻(對電子)、高的質(zhì)子透過性以及能 夠經(jīng)得住高電壓的有益性能?；撬峋哂腥菰S質(zhì)子/水合氫離子轉(zhuǎn)移通過凝膠、
同時基本上防止其它離子通過的低pKa。通過用磺酸進行改性，據(jù)此獲得在 DMFC型電池中不受反應物的侵蝕并且除質(zhì)子/水合氫離子之外的離子基本 上不能透過的質(zhì)子傳導膜。
可使用所有可與酰胺氮結(jié)合的磺酸，但優(yōu)選磺酸由對-氯苯磺酸組成。 1-氯四氟亞乙基磺酸例如是昂貴的且氯磺酸可形成不完全穩(wěn)定的產(chǎn)物。此 外，用磺酸改性的聚丙烯酰胺基本上阻止其它離子和分子如甲醇的通過，并 且其不導電，這意味著來自陰極12的電子不能穿過膜13到達陽極11。因此， 不能發(fā)生曱醇從陽極11到陰極12的明顯遷移，這意味著不存在由于曱醇遷 移引起的明顯燃料損失和沒有在陰極12處的一氧化碳的形成，所述一氧化 碳的形成否則可降低此處任選使用的鉑催化劑的效率。
在圖2中所示的優(yōu)選實施方式中，陽極11和陰極12具有小于lmm的 厚度，并且膜13具有小于5mm的厚度，優(yōu)選為約3mm。陽極11以及陰極 12具有一個平面?zhèn)?，并且所述表面結(jié)構(gòu)16布置在陽極11以及陰極12上， 而中間膜13的兩側(cè)是平面的，所述表面結(jié)構(gòu)16在基本上所述板的整個側(cè)面 上提供最優(yōu)化的液體流動。然后圖1中所示的燃料電池裝置中的電池1中的 陰極12,的平面?zhèn)扰c電池2中的陽極112的平面?zhèn)揉?妄接觸等等。自然地， 電池1中的陰極12,以及電池2中的陽極112等可由單板構(gòu)成，如果需要， 所述板可在一側(cè)或兩側(cè)上設(shè)有所述表面16。
合適地，陽極11以及陰極12由導電并且耐反應物的材料如不銹鋼的薄 金屬片構(gòu)成，所述薄金屬片的厚度大小為0.6mm下至O.lmm，優(yōu)選0.3mm。 陽極11和陰極12中的表面結(jié)構(gòu)可由波形橫截面的通道16形成。合適地， 通道16具有大小為2mm上至3mm的寬度和大小為0.5mm下至0.05mm的 深度。陽極和陰極板11、 12中的表面結(jié)構(gòu)16優(yōu)選通過絕熱成型(也稱為高沖 擊成型)產(chǎn)生。這種成型的一個實例公開于US-B2-6821471中。
在陽極11與膜13之間以及在陰極12與膜13之間，存在薄的多孔的催 化劑載體14，其優(yōu)選為碳纖維氈的形式，其中施加了適合于電池中的所需反 應的催化劑。這樣，促進了具有包括一個平面?zhèn)群途哂斜砻娼Y(jié)構(gòu)的一側(cè)的相 同薄板形狀的電極ll、 12的燃料電池1、 2、 3的緊湊堆的構(gòu)造，由此可獲 得高的功率密度。圖3和4顯示兩個不同的表面結(jié)構(gòu)或者流型，其在基本上板的整個側(cè)面 上提供最優(yōu)化的液體流動。在圖3中，平行通道16反復地橫向貫穿，使得
整個表面結(jié)構(gòu)由以格子樣式布置的肩(shoulder)構(gòu)成，形成通道16的格柵樣 式。最后，圖4顯示還可使用平行運行的曲流狀的通道16。在包括不同的可 能流徑的所有情況中，應該爭取使它們從入口到出口是等長的。
如果需要，膜可如自身已知的那樣被模塑以形成具有平面?zhèn)鹊陌寤蚱?但也可在賦予一側(cè)或兩側(cè)以表面結(jié)構(gòu)16的模具中模塑膜13，所述表面結(jié)構(gòu) 16相應于以上對于電極11、 12所述的表面結(jié)構(gòu)。在這兩種情況下，均在模 塑后將膜安裝在電池中。然而，這樣制造的膜將冒著在安裝在電池中的期間 被損壞的風險并且容易出現(xiàn)在對著電極密封方面的問題。
因此在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，膜13通過在電池中的陽才及11和陰極 12之間原位模塑制造。這更詳細地顯示在圖5中，圖5是制備的用于在陽極 11和陰極12之間進行膜13的原位模塑的燃料電池裝置中的電池的橫截面 圖。為了更好地說明本發(fā)明，電極ll、 12和用于待模塑的膜13的中間空間 用高度放大的厚度繪制。在所顯示的燃料電池裝置中的電池中，兩個電極11 、 12在它們彼此面對且面對用于膜的空間的側(cè)上設(shè)有通道形式的表面結(jié)構(gòu)16。 多孔催化劑載體14緊靠兩個電極11、 12各自的設(shè)有表面結(jié)構(gòu)16的側(cè)面， 該多孔催化劑載體14優(yōu)選為碳纖維氈的形式，其中施加最優(yōu)化以用于電池 中的所需反應的催化劑。
在陽極11和陰極12之間以及在與它們的密封接觸中，在各電池中布置 有向上開口的、基本上為U形的間隔框17，間隔框17具有限定待在電池中 原位模塑的膜13的厚度的厚度。間隔框17的材料可選自許多不同的材料， 但優(yōu)選使用聚丙烯酸酯。形成燃料電池裝置的基礎(chǔ)的電極堆11、 12和間隔 框12可通過粘結(jié)而保持在一起，但是在示于圖5中的實施方式中，使用四 個貫穿螺栓18(示出了其中的兩個)，在電極板的每個角里有一個貫穿螺栓。 因此，在電池中的兩個催化劑載體14之間形成空間，該空間是側(cè)向的 (sideways)和深度由間隔框17限定，以及是向上開口的并且將在其中模塑膜 13。
為了制造膜13，將丙烯酰胺與磺酸混合，之后加入交聯(lián)劑，通過加入硬 化劑引發(fā)實際的聚合反應，并將所獲得的混合物在陽極和陰極11、 12之間 的向上開口的空間中原位模塑以形成膜。磺酸具有容許質(zhì)子/水合氫離子轉(zhuǎn)移通過凝膠、同時基本上防止其它離子
通過的低pKa?？蒦f吏用所有可與酰胺氮結(jié)合的磺酸，j旦優(yōu)選磺酸由對-氯苯磺 酸組成。1-氯四氟亞乙基磺酸例如是昂貴的且氯磺酸可形成不完全穩(wěn)定的產(chǎn)物。
所述制造方法優(yōu)選包括使用對-氯苯磺酸作為磺酸。將丙烯酰胺與對-氯 苯磺酸在水中混合并且在攪拌的同時加熱至沸點，之后使該溶液緩慢冷卻， 并且在該溶液達到室溫時加入交聯(lián)劑。然而，如果需要，也可較早加入交聯(lián) 劑。用對-氯苯磺酸改性的聚丙烯酰胺解決了較高含量的甲醇可侵蝕其它聚 合物材料的膜以及曱醇傾向于遷移穿過膜并由此損害電池效率的問題。如果 如DMFC型電池中那樣在膜的另一側(cè)上有液體，可幾乎完全消除曱醇穿過 所述改性聚丙烯酰胺的膜的自發(fā)擴散，這意味著該類型的膜尤其相當適合用 于在兩個半電池中均具有液體的電池。此外，丙烯酰胺購買便宜。
作為交聯(lián)劑，N，N，-亞曱基-雙-丙烯酰胺優(yōu)選與N,N,N，,N，-四亞曱基二胺 組合使用，其為最終聚合物提供穩(wěn)定的空間構(gòu)型，并且作為引發(fā)實際的聚合 反應的硬化劑，使用過氧鹽如過碳酸鈉、過苯曱酸鈉等，但優(yōu)選過硫酸銨。
在加入硬化劑后，將混合物模塑，優(yōu)選在燃料電池中或在基于燃料電池 技術(shù)的反應器中原位模塑，以形成膜。據(jù)此可在電池中原位進行的模塑可在 短時間，約40秒內(nèi)完成。與嵌入燃料電池或反應器內(nèi)部的預制的膜相比， 該實施方式導致密封得以改善以及消除了與薄膜的安裝有關(guān)的損壞該薄膜 的風險，并且同與壓制有關(guān)的情況比較起來，催化劑更好地"蠕動"到膜壁 內(nèi)。
將用于圖1中所示的曱醇驅(qū)動燃料電池裝置的催化劑最優(yōu)化將例如導致 所述第一催化劑由以下形成對于如下反應的60-94%Ag、 5-30%Te和/或 Ru、和l-10%Pt,單獨的或者與Au和/或Ti02組合，優(yōu)選以約90:9:1的比
例
CH3OH h HCHO + 2 H++2 e- (a) 對于如下反應的Si02和Ti02與Ag組合
HCHO + H20 h HCOOH + 2 H++2 e- (b) 對于如下反應的Ag單獨的或者與Ti02和/或Te組合 HCOOH " C02 + 2 H++2 e- (c) 然后所述第二催化劑由對于如下反應的例如炭粉(炭黑)、蒽醌和Ag以及酚醛樹脂形成
H202 + 2 H++2 e— h 2 H20 (d)。
如上所述，用于所述第二個步驟的最優(yōu)化的催化劑合適地由Si02、 Ti02 和Ag組成。
蒽醌(CAS no.84-65-l)是具有286°C的熔點并且在水和醇中不溶但是在 硝基苯和苯胺中可溶的結(jié)晶粉末。催化劑可通過如下制造將炭粉(炭黑)、 蒽醌和銀與例如酚醛樹脂混合，之后將其成型并使之凝固。然后將成型的產(chǎn) 物與其載體分離，將其粉碎并且細磨，之后將所獲得的粉末在合適的溶劑中 制成漿料，涂布在所需處，之后讓溶劑揮發(fā)。
實施例
將8g丙烯酰胺與2g對-氯苯磺酸(p-CBSA)在80ml的水中混合并在攪拌 的同時在電板上加熱至沸點，之后使該溶液在該板上緩'隄冷卻。由此通過丙 烯酰胺中的酰胺氮在丙烯酰胺和p-CBSA之間形成結(jié)合產(chǎn)物，并且還形成在 沸騰期間脫氣的HC1。當該溶液達到室溫時，加入交聯(lián)劑，在該情況下為與 0.5ml N,N,N，,N，-四亞曱基二胺組合的2g N，N，-亞曱基-雙-丙烯酰胺，其為最 終聚合物提供穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。為了模塑膜，取出四分之一的所得產(chǎn)物并且由過 氧鹽引發(fā)實際的聚合反應，在該情況下過氧鹽為過硫酸銨，其為刮勺(spatula) 尖的量就足夠了。聚合反應在40秒后開始，這意味著有充足時間將產(chǎn)物轉(zhuǎn) 移到已組裝的燃料電池中，其中膜的模塑在豎直方向上進行。在燃料電池中 模塑的膜顯示出提供無瑕疵的密封。還顯示，同與壓制有關(guān)的情況比較起來， 催化劑更好地"蠕動"到膜壁內(nèi)，并且對膜沒有損壞。
該原位模塑的膜在DMFC型燃料電池中具有優(yōu)異的功能。該膜未被曱 醇溶解，功率密度高并且不存在由甲醇遷移穿過該膜引起的燃料損失的問 題，這意味著保持了高的效率以及產(chǎn)率是令人滿意的。
盡管已經(jīng)在上面參照示于附圖中的優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明，但是顯 然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可提出本發(fā)明在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的許多變型而無需 創(chuàng)造性勞動。合適的催化劑可例如，如果需要，在模塑之前引入到所述膜材 料中，并且當使用預制的片或板膜時，所述預制的片或板膜可在一側(cè)或兩側(cè) 上設(shè)有流體通道或相應的表面結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.用于燃料電池或基于燃料電池技術(shù)的反應器的質(zhì)子傳導膜(13)，所述膜(13)由用磺酸改性的聚丙烯酰胺的薄片構(gòu)成，所述用磺酸改性的聚丙烯酰胺容許質(zhì)子從所述膜的一側(cè)遷移到另一側(cè)，所述質(zhì)子傳導膜(13)的特征在于，所述磺酸為對-氯苯磺酸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的膜，其特征在于，所述用磺酸改性的聚丙烯酰胺的 膜(13)是在所述燃料電池中或在所述基于燃料電池技術(shù)的反應器中原位模塑 的。
3. 由用磺酸改性的聚合物制造用于燃料電池或基于燃料電池技術(shù)的反 應器的質(zhì)子傳導膜(13)的方法，其特征在于-將丙烯酰胺與對-氯苯磺酸在水中混合并且在攪拌的同時加熱至沸點， 之后使該溶液緩慢冷卻，-當所述溶液達到室溫時，加入交聯(lián)劑，所述交聯(lián)劑為最終聚合物提供 穩(wěn)定的空間構(gòu)型，-通過加入硬化劑引發(fā)實際的聚合反應，和-在所獲得的混合物硬化之前對其進行模塑以形成膜(13)。
4. 才艮據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，將與N,N，N，，N，-四亞曱基二胺 組合的N，N，-亞曱基-雙-丙烯酰胺用作所述交聯(lián)劑。
5. 權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于，將過氧鹽用作所述硬化劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，所述過氧鹽為過^i酸銨。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項的方法，其特征在于，在加入所述硬化劑 后，將所述混合物在所述燃料電池或所述基于燃料電池技術(shù)的反應器中的陽 極(11 )和陰極(12)之間原位模塑以形成膜(13 )。
全文摘要
用于燃料電池或基于燃料電池技術(shù)的反應器的質(zhì)子傳導膜(13)由容許質(zhì)子從膜的一側(cè)遷移到另一側(cè)的用磺酸改性的聚丙烯酰胺薄板構(gòu)成。這種膜不受在DMFC電池中常見的反應物的影響，和對于除了質(zhì)子/水合氫離子以外的離子是不能透過的，并且其不傳導電子。所述磺酸優(yōu)選由對-氯苯磺酸組成。作為交聯(lián)劑，N，N’-亞甲基-雙-丙烯酰胺適合地與N，N，N’，N’-四亞甲基二胺組合使用，并且硬化反應由過氧鹽、合適地為過硫酸銨引發(fā)。優(yōu)選地，在電池中原位進行該膜的模塑。這導致密封得以改善以及消除了與薄膜的安裝有關(guān)的損壞該薄膜的風險，并且同與壓制有關(guān)的情況比較起來，催化劑更好地“蠕動”到膜壁內(nèi)。
文檔編號C08J5/22GK101589501SQ200780037417
公開日2009年11月25日 申請日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日
發(fā)明者奧洛夫·達爾伯格, 阿爾夫·拉森 申請人:莫菲克科技股份公司