一种碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法和系统技术方案

本申请涉及一种碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法和系统，方法包括：将聚合物单体、交联剂、引发剂注入碱性溶液并进行搅拌，注入预设的交换膜制备容器中；对交换膜制备容器进行加热；对受热后凝固形成的交换膜发射可见光线，以及采集交换膜的透射光线；获取可见光线的光谱、透射光线的光谱；将可见光线的光谱的图像像素与透射光线的光谱的图像像素进行比较，在比较结果符合预设条件时停止加热；从交换膜制备容器中取下交换膜；对交换膜进行铵化处理。本发明专利技术实现了对碱性燃料电池交换膜制备过程的远程精细控制，有利于提升碱性燃料电池交换膜的寿命和性能。燃料电池交换膜的寿命和性能。燃料电池交换膜的寿命和性能。

【技术实现步骤摘要】
一种碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池制备
，且更为具体地，涉及一种碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法和系统。

技术介绍

[0002]电动车辆和规模化储能等新能源产业的发展，以及高性能便携式电子设备的进步，迫切需要高效、清洁的电化学储能系统。目前广泛使用的锂离子电池的能量密度已接近理论极限，无法满足对储能系统的迫切要求。因此，全世界都在积极探索下一代的电化学储能系统。
[0003]在众多类型的燃料电池中，碱性燃料电池(AFC)技术是最成熟的。从20世纪60年代到80年代，国内外学者深入广泛地研究并开发了碱性燃料电池，成本分析表明：AFC系统用于混合动力电动车具有明显优势，且碱性体系的弱腐蚀性也确保了AFC能够长期工作。因此，近年来对碱性燃料电池研究的复苏逐渐凸显出来。
[0004]交换膜是碱性燃料电池的核心组件之一，其性能的好坏直接决定着燃料电池的性能和寿命。目前，碱性燃料电池交换膜生产技术主要采用远程操控，普遍存在精细化水平不足的问题，对交换膜的寿命和性能产生负面影响。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，提出了本申请，以提供一种能够精准控制碱性燃料电池交换膜制备过程的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法和系统。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，包括：将聚合物单体、交联剂、引发剂注入碱性溶液中，所述聚合物单体、所述交联剂、所述引发剂、所述碱性溶液相互间的重量比符合预设条件；对所述碱性溶液进行搅拌；将搅拌后的所述碱性溶液注入预设的交换膜制备容器中，所述交换膜制备容器透明且具有呈平面状的内表面，所述碱性溶液在所述交换膜制备容器的内表面上铺展开；对所述交换膜制备容器进行加热，使位于所述交换膜制备容器的内表面上的所述碱性溶液受热后开始凝固为交换膜；对受热后凝固形成的所述交换膜发射可见光线，以及采集所述交换膜的透射光线；获取所述可见光线的光谱、所述透射光线的光谱；将所述可见光线的光谱的图像像素与所述透射光线的光谱的图像像素进行比较，在比较结果符合时，停止对所述交换膜制备容器进行加热，其中，所述可见光线的光谱的图像与所述透射光线的光谱的图像均具有个像素，为所述可见光线的光谱的图像中的一个像素，为所述透射光线的光谱的图像中与像素位置相对应的一个像素，为像素的灰度值，为像素的灰度值，为固定值；从所述交换膜制备容器中取下所述交换膜；对所述交换膜进行铵化处理。
[0007]可选地，前述的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，在“对所述碱性溶液进行搅拌”的步骤之前还包括：监测所述碱性溶液的重量，在所述碱性溶液的重量到达预设的第一阈值时，停止注入所述聚合物单体、所述交联剂或所述引发剂。
[0008]可选地，前述的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，“对所述碱性溶液进行搅拌”的步骤包括：对所述碱性溶液发射超声波，通过超声波在所述碱性溶液中造成空化现象，通过空化现象实现对所述聚合物单体、所述交联剂、所述引发剂的搅拌，对所述碱性溶液发射超声波的时间为2～4小时。
[0009]可选地，前述的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，“从所述交换膜制备容器中取下所述交换膜”的步骤包括：将粘贴有所述交换膜的所述交换膜制备容器置入碱性水解液中，对所述碱性水解液发射超声波，通过超声波引发所述交换膜制备容器产生振动，造成所述交换膜从所述交换膜制备容器上脱落，所述碱性水解液中含有浓度为3M的氢氧化钾，对所述碱性水解液发射超声波的时间为10～30分钟。
[0010]可选地，前述的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，在“对所述交换膜制备容器进行加热”的步骤之前，还包括：监测所述交换膜制备容器以及其中所述碱性溶液的重量，在所述交换膜制备容器以及其中所述碱性溶液的重量到达预设的第二阈值时，停止向所述交换膜制备容器中注入所述碱性溶液，并从所述交换膜制备容器的侧边处拍摄所述碱性溶液的切面图像，根据所述碱性溶液的切面图像计算所述碱性溶液的厚度，在所述碱性溶液的厚度到达预设的第三阈值时，进入“对所述交换膜制备容器进行加热”的步骤。
[0011]可选地，前述的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，将所述交换膜置入碘甲烷溶液中浸泡，浸泡时间为10～15小时。
[0012]可选地，前述的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，所述碱性溶液为氢氧化钾溶液，所述交联剂为二乙烯基苯、二乙烯基联苯、丁二烯或氯丁二烯，所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己烷或过氧化叔丁酯，所述聚合物单体、所述交联剂、所述引发剂的重量比为（10～15）：（0.5～1）：（0.5～1）。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制系统，包括：混合模块，将聚合物单体、交联剂、引发剂注入碱性溶液中，所述聚合物单体、所述交联剂、所述引发剂、所述碱性溶液相互间的重量比符合预设条件；搅拌模块，对所述碱性溶液进行搅拌；容器注入模块，将搅拌后的所述碱性溶液注入预设的交换膜制备容器中，所述交换膜制备容器透明且具有呈平面状的内表面，所述碱性溶液在所述交换膜制备容器的内表面上铺展开；加热模块，对所述交换膜制备容器进行加热，使位于所述交换膜制备容器的内表面上的所述碱性溶液受热后开始凝固为交换膜；光线发射模块，对受热后凝固形成的所述交换膜发射可见光线；光线采集模块，采集所述交换膜的透射光线；光谱分析模块，获取所述可见光线的光谱、所述透射光线的光谱；光谱比较模块，将所述可见光线的光谱的图像像素与所述透射光线的光谱的图像像素进行比较，在比较结果符合时，停止对所述交换膜制备容器进行加热，其中，所述可见光线的光谱的图像与所述透射光线的光谱的图像均具有个像素，为所述可见光线的光谱的图像中的一个像素，为所述透射光线的光谱的图像中与像素位
置相对应的一个像素，为像素的灰度值，为像素的灰度值，为固定值；交换膜获取模块，从所述交换膜制备容器中取下所述交换膜；铵化模块，对所述交换膜进行铵化处理。
[0014]本专利技术上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：本专利技术的技术方案，适合在远程操控环境下对碱性燃料电池交换膜制备全过程进行精细化管控，在将聚合物单体、交联剂、引发剂与碱性溶液混合搅拌后，注入交换膜制备容器进行加热，加热环节是碱性燃料电池交换膜制备过程中最关键的环节，加热不足或过度加热均会对碱性燃料电池交换膜的材料结构产生负面影响，进而影响碱性燃料电池交换膜的寿命和性能，由于碱性燃料电池交换膜的内部结构变化造成透射光线的光谱产生变化，因此本专利技术对碱性燃料电池交换膜发射光线，通过比较发射光线和透射光线的光谱图像像素来确定碱性燃料电池交换膜的内部结构已处于合理状态，此时可以停止对碱性燃料电池交换膜加热，进入后续的水解和铵化环节，通过本专利技术的技术方案，明显提高了碱性燃料电池交换膜的寿命和性能。
附图说明
[0015]通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，其特征在于，包括：将聚合物单体、交联剂、引发剂注入碱性溶液中，所述聚合物单体、所述交联剂、所述引发剂、所述碱性溶液相互间的重量比符合预设条件；对所述碱性溶液进行搅拌；将搅拌后的所述碱性溶液注入预设的交换膜制备容器中，所述交换膜制备容器透明且具有呈平面状的内表面，所述碱性溶液在所述交换膜制备容器的内表面上铺展开；对所述交换膜制备容器进行加热，使位于所述交换膜制备容器的内表面上的所述碱性溶液受热后开始凝固为交换膜；对受热后凝固形成的所述交换膜发射可见光线，以及采集所述交换膜的透射光线；获取所述可见光线的光谱、所述透射光线的光谱；将所述可见光线的光谱的图像像素与所述透射光线的光谱的图像像素进行比较，在比较结果符合，停止对所述交换膜制备容器进行加热，其中，所述可见光线的光谱的图像与所述透射光线的光谱的图像均具有个像素，为所述可见光线的光谱的图像中的一个像素，为所述透射光线的光谱的图像中与像素位置相对应的一个像素，为像素的灰度值，为像素的灰度值，为固定值；从所述交换膜制备容器中取下所述交换膜；对所述交换膜进行铵化处理。2.根据权利要求1所述的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，其特征在于，在“对所述碱性溶液进行搅拌”的步骤之前还包括：监测所述碱性溶液的重量，在所述碱性溶液的重量到达预设的第一阈值时，停止注入所述聚合物单体、所述交联剂或所述引发剂。3.根据权利要求1所述的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，其特征在于，“对所述碱性溶液进行搅拌”的步骤包括：对所述碱性溶液发射超声波，通过超声波在所述碱性溶液中造成空化现象，通过空化现象实现对所述聚合物单体、所述交联剂、所述引发剂的搅拌，对所述碱性溶液发射超声波的时间为2～4小时。4.根据权利要求1所述的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，其特征在于，“从所述交换膜制备容器中取下所述交换膜”的步骤包括：将粘贴有所述交换膜的所述交换膜制备容器置入碱性水解液中，对所述碱性水解液发射超声波，通过超声波引发所述交换膜制备容器产生振动，造成所述交换膜从所述交换膜制备容器上脱落，所述碱性水解液中含有浓度为3M的氢氧化钾，对所述碱性水解液发射超声波的时间为10～30分钟。5.根据权利要求1所述的碱性燃料电池交换膜制备的远程精细控制方法，其特征在于，在“对所述交换膜制备容器进行加热”...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志军，
申请(专利权)人：深圳万甲荣实业有限公司，
类型：发明
国别省市：