【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池，具体涉及一种聚四氟乙烯微孔膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、燃料电池是一种能够在不发生燃烧的情况下将燃料中化学能直接转化为电能的能量转换装置，具有不受卡诺循环限制，能量转化率高等优点。质子交换膜燃料电池(pemfc)是燃料电池的一种，除燃料电池的一般特性以外，它还有无电解液流失、低温快速启动、比功率和比能量高、无排放、清洁环保等优点。
2、质子交换膜是pemfc中的关键组件，起到隔离反应气体和质子传导的作用。因此，优秀的质子交换膜需要具备高质子传导性、低电子传导性、低渗透以及优良的尺寸稳定性、机械强度和热稳定性。早在上个世纪gore公司就已率先提出将具有耐腐蚀、柔软、化学稳定性好、绝缘能力强、高强度和高孔隙率特点的聚四氟乙烯薄膜与全氟磺酸树脂复合，得到复合型质子交换膜，极大地提高了质子交换膜的机械强度和尺寸稳定性并降低了质子交换膜的厚度，使得其质子传导效率得到明显提升。
3、基于复合膜的机械强度与质子传导率的提升，目前影响燃料电池商用化的主要原因是其生产成本与使用寿命，特别是在急剧的启停、干湿、温度等变化的工况下，以及随之带来的机械及电化学老化，严重影响了燃料电池核心部件膜电极的耐久性和稳定性。因此，如何进一步提高质子交换膜的耐久性和稳定性是目前的研究重点。
技术实现思路
1、本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：质子交换膜在燃料电池工作过程中，不可避免的会发生阴阳极气体渗透的情况，从而导致氢气与空气接触生
2、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，该方法将自由基淬灭剂与高分子材料充分混合得到复合物，再将复合物通过双向拉伸制得聚四氟乙烯微孔膜，赋予了聚四氟乙烯微孔膜自由基淬灭的能力，将其用于制备质子交换膜时，聚四氟乙烯微孔膜与全氟磺酸树脂复合区域的自由基淬灭剂的含量可控，能够提高质子交换膜的化学耐久性。
3、本专利技术实施例的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将活性物质和聚四氟乙烯树脂混合，得到混合物f-ptfe，其中，所述活性物质包括硝酸铈、醋酸铈、氯化铈、硫酸铈、硫酸锰、硝酸锰和醋酸锰中的至少一种；
5、(2)将所述步骤(1)制得的f-ptfe和助剂油混合后进行熟化处理，然后次经过铸坯、挤出工艺得到棒状材料，再将所述棒状材料压制成和压延处理得到卷材；
6、(3)将所述步骤(2)制得的卷材进行脱脂处理后，进行纵向拉伸得到聚四氟乙烯薄膜材料；
7、(4)将所述步骤(3)制得的聚四氟乙烯薄膜材料进行横向拉伸，冷却后收卷得到聚四氟乙烯微孔膜。
8、本专利技术实施例的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法带来的优点和技术效果，1、本专利技术实施例的方法，可溶性活性物质能够在聚四氟乙烯树脂中均匀分散，赋予聚四氟乙烯微孔膜自由基淬灭能力，将其应用于制备质子交换膜时能够提高质子交换膜的耐久性；2、本专利技术实施例的方法，部分添加的活性物质能够在加工过程中受热分解得到其氧化物，降低膜组件在实际工作过程中活性物质的流失速率；3、本专利技术实施例的方法，操作简单，可采用成熟的现有工业化生产技术，便于放大制备，能够满足研究和工业生产应用的要求。
9、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述活性物质的添加量为聚四氟乙烯树脂的0.1～25％。
10、在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述f-ptfe和助剂油的质量比为5：1～3：2。
11、在一些实施例中，所述步骤(2)中，所述熟化处理的温度为60～70℃，熟化处理的时间为20～24h；和/或，所述棒状材料的直径为14～20mm；所述卷材的厚度为0.2～0.4mm，宽度为100～130mm。
12、在一些实施例中，所述步骤(3)中，所述聚四氟乙烯薄膜材料的厚度0.15mm～0.2mm。
13、在一些实施例中，所述步骤(4)中，所述横向拉伸中，横向拉伸设备预热区的温度为100～250℃，拉伸区的温度为180℃～280℃，热定型区的温度为330～380℃；和/或，所述聚四氟乙烯微孔膜的最终拉伸倍率为24～40倍。
14、在一些实施例中，还包括步骤(5)中，将所述步骤(4)制得的聚四氟乙烯微孔膜进行二次烧结定型处理。
15、在一些实施例中，所述步骤(5)中，所述二次烧结定型的温度为330～340℃，二次烧结定型的时间为60～180s；和/或，所述二次烧结定型的加热方式包括对辊加热、热风循环加热、红外辐射加热中的至少一种。
16、本专利技术实施例还提供了一种聚四氟乙烯微孔膜，采用上述的制备方法制备得到。
17、本专利技术实施例还提供了一种质子交换膜，包括上述的制备方法制备得到的聚四氟乙烯微孔膜或上述的聚四氟乙烯微孔膜。
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1.一种聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述活性物质的添加量为聚四氟乙烯树脂的0.1～25wt％。
3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述F-PTFE和助剂油的质量比为5：1～3：2。
4.根据权利要求1或3所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述熟化处理的温度为60～70℃，熟化处理的时间为20～24h；和/或，所述棒状材料的直径为14～20mm；所述卷材的厚度为0.2～0.4mm，宽度为100～130mm。
5.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述聚四氟乙烯薄膜材料的厚度0.15mm～0.2mm。
6.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述横向拉伸中，横向拉伸设备预热区的温度为100～250℃，拉伸区的温度为180℃～280℃，热定型区的温度为330
7.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，还包括步骤(5)中，将所述步骤(4)制得的聚四氟乙烯微孔膜进行二次烧结定型处理。
8.根据权利要求7所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述二次烧结定型的温度为330～340℃，二次烧结定型的时间为60～180s；和/或，所述二次烧结定型的加热方式包括对辊加热、热风循环加热、红外辐射加热中的至少一种。
9.一种聚四氟乙烯微孔膜，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到。
10.一种质子交换膜，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的聚四氟乙烯微孔膜或权利要求9所述的聚四氟乙烯微孔膜。
...【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述活性物质的添加量为聚四氟乙烯树脂的0.1～25wt％。
3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述f-ptfe和助剂油的质量比为5：1～3：2。
4.根据权利要求1或3所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述熟化处理的温度为60～70℃，熟化处理的时间为20～24h；和/或，所述棒状材料的直径为14～20mm；所述卷材的厚度为0.2～0.4mm，宽度为100～130mm。
5.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述聚四氟乙烯薄膜材料的厚度0.15mm～0.2mm。
6.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，其特征在于，所述步...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘贝贝，李道喜，方亮，李震康，刘卫霞，张泽天，邓颖姣，马亚敏，陈富斌，刘昊，常磊，刚直，
申请(专利权)人：国家电投集团氢能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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