專(zhuān)利名稱(chēng)：用于200-400℃燃料電池的質(zhì)子交換膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種離子交換膜，特別是涉及一種用于200-400°C燃料電池的質(zhì)子交換膜。
背景技術(shù)：
燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，其以?xún)?yōu)異的性能以及對(duì)環(huán)境很少的污染等特性被稱(chēng)為是第四代發(fā)電技術(shù)，近十幾年以來(lái)以歐美為首的各國(guó)政府、各大汽車(chē)公司以及研究機(jī)構(gòu)都投入巨資來(lái)探索與實(shí)踐燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用，掀起了燃料電池商業(yè)化的研發(fā)熱潮。全球燃料電池的發(fā)展目前陷入了困境。從現(xiàn)在的技術(shù)狀態(tài)與存在的問(wèn)題來(lái)看，普遍認(rèn)為壽命與成本是困擾其商業(yè)化的瓶頸，而材料問(wèn)題是燃料電池壽命與成本的核心問(wèn)題。只有對(duì)材料進(jìn)行根本性的變革，才可能會(huì)帶來(lái)燃料電池壽命的大幅度提高。此外,成本也是制約燃料電池商業(yè)化的瓶頸之一。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的燃料電池用復(fù)合性陰離子交換膜的工作溫度低的問(wèn)題，由于目前氫氣貯存問(wèn)題還沒(méi)有得到解決，因此，不適用于可以用其他廉價(jià)燃料來(lái)代替氫氣；此夕卜，在較底的溫度下，必須使用鉬金屬作催化劑，因此，成本較高；進(jìn)一步，低溫燃料電池存在酸堿電解質(zhì)或熔鹽電解質(zhì)的腐蝕及封接問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種可直接使用氫氣、烴類(lèi)(甲烷)、甲(乙)醇等廉價(jià)燃料、可用廉價(jià)的鎳催化劑、可以使用不銹鋼做雙極板、可提高燃料電池壽命的用于200-400°C燃料電池的質(zhì)子交換膜。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種用于200-400°C燃料 電池的質(zhì)子交換膜，其特征在于包括具有多個(gè)孔隙的基膜，在所述孔隙內(nèi)填充有質(zhì)子傳導(dǎo)材料。進(jìn)一步，所述基膜的孔隙率大于70%。進(jìn)一步，所述基膜為聚四氟乙烯膜或聚酰亞胺膜。本實(shí)用新型中的質(zhì)子交換膜由于工作在200-400°C，因此，可直接使用氫氣、烴類(lèi)(甲烷)、甲(乙)醇等廉價(jià)燃料，使燃料選擇多樣性；還可用廉價(jià)的鎳催化劑，從而降低了成本；在此溫度下，可以使用不銹鋼做雙極板，從而避免了低溫燃料電池的酸堿電解質(zhì)或熔鹽電解質(zhì)的腐蝕及封接問(wèn)題，既解決了對(duì)雙極板的耐腐蝕性的問(wèn)題，同時(shí)又不像高溫固體氧化物那樣必須使用耐高溫的陶瓷，因此，進(jìn)一步降低了成本；最后，無(wú)機(jī)固體物電解質(zhì)為質(zhì)子傳導(dǎo)材料可以克服目前聚合物為質(zhì)子傳導(dǎo)材料的降解問(wèn)題，使燃料電池的壽命大幅度提聞。
圖1是本實(shí)用新型中的用于200-400°C燃料電池的質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖I所示，所述用于200-400 V燃料電池的質(zhì)子交換膜包括具有多個(gè)孔隙2的基膜1，在所述孔隙2內(nèi)填充有由含有鋯和硅的無(wú)機(jī)固體物電解質(zhì)構(gòu)成的質(zhì)子傳導(dǎo)材料。由于采用無(wú)機(jī)固體物電解質(zhì)作為質(zhì)子傳導(dǎo)材料，因此可以克服目前以聚合物作為質(zhì)子傳導(dǎo)材料的降解問(wèn)題，使燃料電池的壽命大幅度提高。優(yōu)選地，所述基膜I的孔隙率大于70%，進(jìn)一步，優(yōu)選地，所述孔隙率為80%。優(yōu)選地，所述基膜I為聚四氟乙烯膜或聚酰亞胺膜。下面通過(guò)一個(gè)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型中的質(zhì)子交換膜的制作過(guò)程。(I)將5克ZrOCl2溶于IOml水形成第一溶液。(2)將5克正硅酸乙酯溶于乙醇形成第二溶液。(3)將一塊孔隙率大于70%的聚四氟乙烯膜或聚酰亞胺膜伸開(kāi)固定，平放在玻璃板上，加入少量乙醇將其完全浸潤(rùn)。(4)將第一溶液滴加到聚四氟乙烯膜或聚酰亞胺膜的孔隙里，使聚四氟乙烯膜或聚酰亞胺膜完全浸在溶液中，在一定溫度下蒸發(fā)至溶液固體析出，從而形成第一膜。(5)然后，將第一膜完全浸在第二溶液中，蒸發(fā)至溶液固體析出，得第二膜。(6)將第二膜按步驟4-5進(jìn)行重復(fù)操作數(shù)次，使孔隙內(nèi)充滿含鋯和硅的固體物，得到第三膜。(7)將第三膜完全浸泡在磷酸中，然后將其取出，并除去膜表面的磷酸。然后在300-400度下加熱，待膜干燥后，取出重復(fù)操作數(shù)次，使孔隙內(nèi)含鋯和硅的固體物與磷酸充分反應(yīng)，即得到本實(shí)用新型中所述的質(zhì)子交換膜。本實(shí)用新型中的質(zhì)子交換膜的拉伸強(qiáng)度可達(dá)IMPa以上，離子電導(dǎo)率可達(dá)O. IS/
cm。可用于聚合物電解質(zhì)膜燃料電池，單電池開(kāi)路電壓大于O. 7V、電池內(nèi)阻小于I歐姆/
2
cm ο本實(shí)用新型中的質(zhì)子交換膜由于工作在200-400°C，因此，可直接使用氫氣、烴類(lèi)(甲烷)、甲(乙)醇等廉價(jià)燃料，使燃料選擇多樣性；還可用廉價(jià)的鎳催化劑，從而降低了成本；在此溫度下，可以使用不銹鋼做雙極板，從而避免了低溫燃料電池的酸堿電解質(zhì)或熔鹽電解質(zhì)的腐蝕及封接問(wèn)題，既解決了對(duì)雙極板的耐腐蝕性的問(wèn)題，同時(shí)又不像高溫固體氧化物那樣必須使用耐高溫的陶瓷，因此，進(jìn)一步降低了成本；最后，無(wú)機(jī)固體物電解質(zhì)為質(zhì)子傳導(dǎo)材料可以克服目前聚合物為質(zhì)子傳導(dǎo)材料的降解問(wèn)題，使燃料電池的壽命大幅度提聞。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于200-400°C燃料電池的質(zhì)子交換膜，其特征在于包括具有多個(gè)孔隙的基膜，在所述孔隙內(nèi)填充有質(zhì)子傳導(dǎo)材料。
2.如權(quán)利要求I所述的用于200-400°C燃料電池的質(zhì)子交換膜，其特征在于所述基膜的孔隙率大于70%。
3.如權(quán)利要求I或2所述的用于200-400°C燃料電池的質(zhì)子交換膜，其特征在于所述基膜為聚四氟乙烯膜或聚酰亞胺膜。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于200-400℃燃料電池的質(zhì)子交換膜，包括具有多個(gè)孔隙的基膜，在所述孔隙內(nèi)填充有質(zhì)子傳導(dǎo)材料。該質(zhì)子交換膜可直接使用氫氣、烴類(lèi)(甲烷)、甲(乙)醇等廉價(jià)燃料，使燃料選擇多樣性；還可用廉價(jià)的鎳催化劑，從而降低了成本；在此溫度下，可以使用不銹鋼做雙極板，從而避免了低溫燃料電池的酸堿電解質(zhì)或熔鹽電解質(zhì)的腐蝕及封接問(wèn)題，既解決了對(duì)雙極板的耐腐蝕性的問(wèn)題，同時(shí)又不像高溫固體氧化物那樣必須使用耐高溫的陶瓷，因此，進(jìn)一步降低了成本；最后，無(wú)機(jī)固體物電解質(zhì)為質(zhì)子傳導(dǎo)材料可以克服目前聚合物為質(zhì)子傳導(dǎo)材料的降解問(wèn)題，使燃料電池的壽命大幅度提高。
文檔編號(hào)H01M8/02GK202363536SQ20112022103
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者李明強(qiáng) 申請(qǐng)人:深圳市氫動(dòng)力科技有限公司