酸掺杂膜的键合方法技术

提供了一种将两个或更多个酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜键合在一起的方法。所述方面包括如下步骤：在第一基板上放置第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜以形成第一薄膜/基板组件，在第二基板上放置第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜以形成第二薄膜/基板组件；将第一和第二薄膜/基板组件加热到足以软化第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的温度；将第二薄膜/基底组件放置在第一薄膜/基底组件的上方，以使第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜与第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜接触，并使得第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链与第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链相互作用；和再水解第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜，从而使第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链彼此重整并相互连接，从而将第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜键合在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】酸掺杂膜的键合方法相关申请的交叉引用本申请要求2018年2月28日提交的美国临时专利申请号62/636,384的优先权，其公开内容通过引用合并于此。
技术介绍
热能或化学能到电能的转换，反之亦然，可以通过多种方式实现。例如，已知的电化学电池或依赖于化学反应的，其中，被氧化的反应物的离子和电子通过不同的路径被转移到被还原的反应物中。具体而言，电子通过做功的外部负载经由导线进行电传输，而离子则通过电解质隔板导电。然而，电池型电化学电池只能产生有限量的能量，因为电池外壳的范围限制了其中可能包含的可用反应物的数量。尽管可以将这种电化学电池设计为通过在电极上施加反极性电流/电压来进行充电，但是这种充电需要单独的电源。此外，通常，在充电过程中，电化学电池无法使用。为了克服与电池型电化学电池有关的问题，已经开发了燃料电池。在传统的燃料电池中，化学反应物被持续地供应到电化学电池中并从电池中移除。与电池的方式类似，燃料电池通过膜电极组件(MEA)内的选择性电解质传导电离物质内的选择性电解质进行传导而工作，该膜电极组件通常会阻止电子和非离子化物质的通过。最常见的燃料电池类型是氢-氧燃料电池，输送氢气到其中一个电极，输送氧气到另一个电极。电解质隔离膜两侧的多孔电极用于通过外部电路将化学反应中涉及的电子耦合到外部负载。在氢气和氧气的化学反应电势下，氢离子穿过电解质分离器传导至电池的氧气侧。在氧气侧，电子和氢离子重组成氢并完成与氧的反应，从而产生水，从系统中排出。氢和氧产生连续电流被连续地供给至电池。机械热机也已被设计出来并用于产生电能。这种的机械热机以热力学循环运行，其中，使用活塞或涡轮压缩工作流体产生轴功。压缩过程在低温下进行，压缩后，工作流体会升高到更高的温度。在高温下，允许工作流体抵抗如活塞或涡轮机的负载膨胀，从而产生轴功。所有使用工作流体的发动机运转的关键是，与高温下膨胀产生的功相比，低温下压缩工作流体所需的功更少。对于所有采用工作流体的热力学发动机来说都是如此。例如，蒸汽发动机以朗肯(Rankine)热力学循环运行，其中水被抽至高压，然后被加热为蒸汽并通过活塞或涡轮膨胀以产生功。内燃机以奥托(Otto)循环运行，其中低温环境空气被活塞压缩，然后通过气缸内的燃料燃烧被加热到非常高的温度。随着循环的继续，加热的空气在活塞上的膨胀所产生的功比在较低温度压缩过程中消耗的功要多。开发出的斯特林(Stirling)发动机以斯特林循环运行，试图提供一种效率高并且在选择热源方面具有更大通用性的发动机。理想的斯特林热力学循环的效率与理想的卡诺(Carnot)循环的效率相当，卡诺循环定义了在高温下输入热量并在低温下排热的发动机的理论最大效率。然而，与所有机械发动机一样，斯特林发动机也具有与其机械运动部件相关的可靠性问题和效率损失。为了避免机械热机固有的问题，已将碱金属热电化学转化(AMTEC)电池设计为热电化学热机。AMTEC热机通过在高温下迫使可电离的工作流体(例如钠)通过电化学电池(膜电极组件，MEA)，从而利用压力来产生电势和电流。电极将电流耦合到外部负载。当穿过电解质分离器的压差迫使熔融钠原子通过电解液时，将执行电功。钠在进入电解质时被离子化，从而将电子释放到外部电路。在电解质的另一侧，钠离子在离开电解质时会与电子重组，从而重新构成钠，其方式与电池和燃料电池型电化学电池中的过程基本相同。处于低压和高温状态的重组钠以膨胀气体的形式离开电化学电池。然后，气体冷却并冷凝至液态。然后，将得到的低温液体再加压。AMTEC发动机的运行近似于朗肯热力学循环。有关AMTEC技术的出版物很多。参见，例如，QiuyaNi等，用于100t/d垃圾处理发电设施的AMTEC示范系统的概念设计.(中国科学院电工研究所，北京)(ConceptualdesignofAMTECdemonstrativesystemfor100t/dgarbagedisposalpowergeneratingfacility,QiuyaNietal.(ChineseAcademyofSciences,Inst.ofElectricalEngineering,Beijing,China)。另一个代表性的出版物是国际能源转换工程会议及展览(IECEC)，第35届会议，内华达州拉斯维加斯(2000年7月24日至28日)，技术论文集.第2卷(A00-3770110-44)。还可参阅《美国航空航天学会》，190,p.1295-1299.报告编号-AIAA论文2000-3032(IntersocietyEnergyConversionEngineeringConferenceandExhibit(IECEC),35th,LasVegas,NV(July24-28,2000),CollectionofTechnicalPapers.Vol.2(A00-3770110-44).AlsoseeAmericanInstituteofAeronauticsandAstronautics,190,p.1295-1299.REPORTNUMBER(S)-AIAAPaper2000-3032).由于碱金属工作流体的高度腐蚀性，AMTEC热机存在可靠性问题。AMTEC发动机的用途也非常有限。特别是，AMTEC发动机只能在非常高的温度下运行，因为离子导电固体电解质仅在高温下才能达到实用的电导率水平。实际上，即使低温加压过程也必须在相对较高的温度下进行，因为碱金属工作流体在循环过程中必须始终保持高于其熔融温度。机械泵，甚至是磁流体动力泵已被用于对低温工作流体加压。为了克服传统机械和热电化学热机的上述缺陷，专利技术了约翰逊热电化学转化器(JTEC)系统可以近似等效卡诺循环(公开于2003年4月28日提交的美国专利号7,160,639中，其全部内容通过引用并入本文)。典型的JTEC系统为热机，其包括在一个温度下运行的第一电化学电池(MEA)，在与第一温度不同的温度下运行的第二电化学电池(MEA)，包括将两电池耦合在一起的热交换器的导管系统，和提供作为导管系统中包含的工作流体可电离的气体(例如氢气或氧气)。各MEA堆都包括一个无孔膜，该膜能够通过位于相对的两侧的多孔电极传导工作流体的离子。在JTEC中，工作流体流过各MEA堆，将电子释放到进入侧的电极上，因此所述离子(质子)可以穿过膜传导至相对的电极。当工作流体离子离开膜时，由于向其重新提供电子，从而使工作流体在相对的电极中重新形成，这些电子流经外部负载或控制器。如果在附有电负载的MEA上施加氢压差，则当氢从高压传递至低压时，它将为负载供电。该过程也可反相进行。可以将电压和电流施加到MEA上，以将氢气从低压泵至高压。在压差作用下，高温电池比低温电池具有更高的电压，这符合能斯特方程。与其他任何发动机一样，在这种情况下，工作流体(氢气)在低温下被压缩，并在高温下膨胀以产生净功率输出。通过两个MEA的恒定电流可保持恒定的压差。由于流过两个电池的电流(I)相同，所以电压差意味着，高温电池中氢气膨胀产生的功率高于低温电池的功率。在开发适合广泛使用的JT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将两个或多个酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜键合在一起的方法，所述方法包括以下步骤：/n在第一基板上放置第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜以形成第一薄膜/基板组件，在第二基板上放置第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜以形成第二薄膜/基板组件；/n将第一和第二薄膜/基板组件加热到足以软化第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的温度；/n将第二薄膜/基底组件放置在第一薄膜/基底组件的上方，以使第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜与第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜接触，并使得第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链与第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链相互作用；和/n再水解第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜，从而使第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链彼此重整并相互连接，从而将第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜键合在一起。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180228 US 62/636,3841.一种将两个或多个酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜键合在一起的方法，所述方法包括以下步骤：
在第一基板上放置第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜以形成第一薄膜/基板组件，在第二基板上放置第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜以形成第二薄膜/基板组件；
将第一和第二薄膜/基板组件加热到足以软化第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的温度；
将第二薄膜/基底组件放置在第一薄膜/基底组件的上方，以使第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜与第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜接触，并使得第一酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链与第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链相互作用；和
再水解第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜，从而使第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜的聚苯并咪唑聚合物链彼此重整并相互连接，从而将第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜键合在一起。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜中的每一个均为酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，各酸掺杂的聚苯并咪唑薄膜是经由溶胶-凝胶法制造的。


4.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述溶胶-凝胶法使用多磷酸。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二酸掺杂的聚苯并咪唑膜中的每一个均由聚[2,2'-(p-亚苯基)-5,5'-双苯并咪唑](p-PBI)制成。


6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·G·约翰逊，A·A·奈特，T·D·坎贝尔，M·M·约翰逊，
申请(专利权)人：约翰逊IP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US