專利名稱：用于燃料電池的質(zhì)子交換膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種質(zhì)子交換膜，特別涉及一種用于燃料電池的質(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)，以其優(yōu)異的性能以及對(duì)環(huán)境很少的污染等特性被稱為是第四代發(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。然而，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。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC，proton exchange membrane fuel cell)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)改善了陰極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；( 有效防止催化劑的中毒；C3)簡(jiǎn)化了質(zhì)子交換膜燃料電池的水管理和熱管理，在溫度高于100°C時(shí)，水僅氣相的形式存在，其管理大大簡(jiǎn)化。質(zhì)子交換膜是PEMFC的心臟，它直接決定著PEMFC的性能，但目前普遍應(yīng)用于PEMFC的全氟磺酸膜(如Nation系列膜)在高溫低濕度條件下，由于膜內(nèi)的水分的過(guò)分蒸發(fā)，會(huì)造成其質(zhì)子傳導(dǎo)速率急劇下降，還具有成本高的缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種質(zhì)子傳導(dǎo)速度高、成本低的用于燃料電池的質(zhì)子交換膜。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種用于燃料電池的質(zhì)子交換膜，其特征在于，包括基膜，所述基膜上設(shè)置有多個(gè)填充有聚苯并咪唑的孔。進(jìn)一步，所述基膜的孔隙率大于70%。進(jìn)一步，所述基膜的孔隙率是80%。進(jìn)一步，所述基膜是聚四氟乙烯膜。本實(shí)用新型中的質(zhì)子交換膜由于聚苯并咪唑填充，因此具有傳導(dǎo)速度高、成本低的特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型中的用于燃料電池的質(zhì)子交換膜包括基膜1，所術(shù)基膜1上設(shè)置有多個(gè)填充有聚苯并咪唑的孔2。優(yōu)選地，所述基膜的孔隙率大于70%，優(yōu)選地，所述基膜的孔隙率是80%。優(yōu)選地，所述基膜是聚四氟乙烯膜。優(yōu)選地，該質(zhì)子交換膜可以通過(guò)如下的方式制得(1)將聚苯并咪唑溶于二甲基亞砜，N-甲基吡咯烷酮，N, N- 二甲基乙酰胺.N，N- 二甲基甲酰胺等有機(jī)溶劑中，形成第一溶液；(2)將一塊孔隙率大于70 %的聚四氟乙烯膜伸開(kāi)固定，將其平放在玻璃板上，然后加入少量酒精將其完全浸潤(rùn)，并排除氣泡，再加入少量N-甲基吡咯烷酮等高沸點(diǎn)溶劑，使其進(jìn)行溶液交換；C3)將上述第一溶液滴加到聚四氟乙烯膜的孔里，使聚四氟乙烯膜完全浸在第一溶液中，并在一定溫度下蒸發(fā)得到第一膜；(4)將第一膜放入含有磷鎢酸、磷鉬酸、 或者硅鎢酸的水溶液中浸泡數(shù)天后取出，并除去該膜表面的雜多酸溶液，從而得到第二膜； (5)將第二膜完全浸泡在磷酸或者多聚磷酸中，然后取出，并除去第二膜表面的磷酸溶液， 在150-250度下加熱，從而得到第三膜；(6)將第三膜按步驟4，5重復(fù)操所數(shù)次，得到第四膜，即為所得目標(biāo)膜。需要特別說(shuō)明的是，上述步驟G)、(5)的順序可以互換，即可以先執(zhí)行步驟(4)再執(zhí)行步驟(5)，也可以先執(zhí)行步驟( 再執(zhí)行步驟0)。下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明該膜的制備過(guò)程實(shí)例一1.將5g聚苯并咪唑溶于50毫升N-甲基吡咯烷酮有機(jī)溶劑中，形成第一溶液。2.將一塊孔隙率80%的聚四氟乙烯膜伸開(kāi)固定，平放在玻璃板上，加入少量酒精將其完全浸潤(rùn)，并排除氣泡，再加入少量N-甲基吡咯烷酮等高沸點(diǎn)溶劑，使其進(jìn)行溶液交換。3.將上述第一溶液滴加到聚四氟乙烯膜孔里，使聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中， 在一定溫度下蒸發(fā)得到第一膜。4.將第一膜放入含有20%磷鉬酸水溶液中浸泡數(shù)天，之后取出，除去膜表面的雜多酸溶液得到第二膜。5.將第二膜完全浸泡在磷酸中，數(shù)天之后取出，除去膜表面的磷酸溶液。在 150-250度下加熱。得到第三膜。6.將第三膜按步驟4，5重復(fù)操所數(shù)次，得到第四膜，即為所得目標(biāo)膜。實(shí)施二1.將5g聚苯并咪唑溶于50毫升N-甲基吡咯烷酮有機(jī)溶劑中，形成第一溶液。2.將一塊孔隙率80%的聚四氟乙烯膜伸開(kāi)固定，平放在玻璃板上，加入少量酒精將其完全浸潤(rùn)，并排除氣泡，再加入少量N-甲基吡咯烷酮等高沸點(diǎn)溶劑，使其進(jìn)行溶液交換。3.將上述第一溶液滴加到聚四氟乙烯膜孔里，使聚四氟乙烯膜完全浸在溶液中， 在一定溫度下蒸發(fā)得到第一膜。4.將第一膜完全浸泡在磷酸中，數(shù)天之后取出，除去膜表面的磷酸溶液。在 150-250度下加熱，得到第二膜。5.將第二膜放入含有20%磷鉬酸水溶液中浸泡數(shù)天，之后取出，除去膜表面的雜多酸溶液得到第三膜。6.將第三膜按步驟4，5重復(fù)操所數(shù)次，得到第四膜，即為所得目標(biāo)膜。[0031]本實(shí)用新型中的質(zhì)子交換膜的拉伸強(qiáng)度為IMPa以上，離子電導(dǎo)率可達(dá)0. lS/cm 以上，可用于高溫質(zhì)子交換膜燃料電池，在120-350攝氏度下運(yùn)行，單電池開(kāi)路電壓大于 0. 9V，電池內(nèi)阻小于1歐姆/cm2。本實(shí)用新型中的質(zhì)子交換膜由于聚苯并咪唑填充，因此具有傳導(dǎo)速度高、成本低的特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種用于燃料電池的質(zhì)子交換膜，其特征在于，包括基膜，所述基膜上設(shè)置有多個(gè)填充有聚苯并咪唑的孔。
2.如權(quán)利要求1所述的質(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1所述的質(zhì)子交換膜，其特征在于，所述基膜的孔隙率是80%。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的質(zhì)子交換膜，其特征在于，所述基膜是聚四氟乙烯膜。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于燃料電池的質(zhì)子交換膜，其特征在于，包括基膜，所述基膜上設(shè)置有多個(gè)填充有聚苯并咪唑的孔。本實(shí)用新型中的質(zhì)子交換膜由于聚苯并咪唑填充，因此具有傳導(dǎo)速度高、成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M8/02GK202159743SQ20112026040
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21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