一种质子交换膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种质子交换膜及其制备方法，包括第一交换层、中间层和第二交换层，中间层包括支撑层、填充于支撑层内的离子交换材料以及存水孔，离子交换材料的当量重量Ew不高于1600，质子交换膜干燥状态下的厚度H<subgt;干</subgt;不高于17μm，质子交换膜的密实系数I为0.15‑0.65，干燥状态下，单位面积的支撑层的质量m<subgt;P</subgt;为2‑10g；支撑层干燥状态下的厚度h<subgt;p</subgt;为2‑8μm。存水孔的存在通过降低水渗透阻力，降低质子膜形成质子传输通道的难度，降低了高湿度条件下的水淹可能性、高温低湿条件下质子传输通道断路的可能性，确保高质子传导率；此外，存水孔的存在提供了离子交换材料溶胀形变空间，从而提高质子膜的尺寸稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池的领域，更具体的说是涉及一种质子交换膜及其制备方法。

技术介绍

1、随着环境问题的恶化和化石燃料的枯竭，人们开始探索可持续能源技术。燃料电池能将化学能直接转化为电能，具有高能源转化效率、绿色环保等优势。燃料电池主要分为质子交换膜燃料电池(pemfc)、碱性燃料电池、磷酸燃料电池和固体氧化物燃料电池。

2、质子交换膜燃料电池(pemfc)具有高效率、低温运行、操作方便、安全可靠等优点，广泛应用于电动汽车及军事等领域，其中，质子交换膜作为质子交换膜燃料电池的核心部件，被誉为质子交换膜燃料电池的“芯片”。从全球应用市场来看，质子交换膜已实现规模化生产。

3、例如，申请公开号为jp2006260811a(旭硝子株式会社申请)的日本专利技术专利申请文件中公开了一种固体高分子电解质燃料电池用电解质膜，该膜由具有磺酸基团的高分子化合物(具有磺酸基的全氟化碳聚合物)制成。具有磺酸基的全氟化碳聚合物(全氟磺酸树脂)是良好的质子导体，质子交换膜(电解质膜)由全氟磺酸树脂制备，意味着质子交换膜具备良好的质子传导率。然而，随着质子交换本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种质子交换膜，包括主体，其特征在于，所述主体包括第一交换层、中间层和第二交换层，所述第一交换层具有致密的第一外表面，所述第二交换层具有致密的第二外表面，所述第一交换层、所述第二交换层均由离子交换材料制备而成，所述中间层包括支撑层、部分填充于支撑层内的离子交换材料以及位于支撑层内部的存水孔；

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜，其特征在于：所述质子交换膜的溶胀值D为0.2-1.5，溶胀值D通过下式计算得到：D＝(H润-H干)/H干，其中，H润为质子交换膜在吸水溶胀后，呈饱和润湿状态下的厚度，其单位为μm。

3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜，其特征在于...

【技术特征摘要】

1.一种质子交换膜，包括主体，其特征在于，所述主体包括第一交换层、中间层和第二交换层，所述第一交换层具有致密的第一外表面，所述第二交换层具有致密的第二外表面，所述第一交换层、所述第二交换层均由离子交换材料制备而成，所述中间层包括支撑层、部分填充于支撑层内的离子交换材料以及位于支撑层内部的存水孔；

2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜，其特征在于：所述质子交换膜的溶胀值d为0.2-1.5，溶胀值d通过下式计算得到：d＝(h润-h干)/h干，其中，h润为质子交换膜在吸水溶胀后，呈饱和润湿状态下的厚度，其单位为μm。

3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜，其特征在于：所述支撑层干燥状态下的厚度hp与所述质子交换膜干燥状态下的厚度h干之比为0.3-0.6。

4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜，其特征在于：质子交换膜饱和润湿状态下的含水率q为0.1-0.45，含水率q通过下式计算得到：q＝(m1-m0)/m0，其中，m1为饱和润湿状态下，单位面积的质子交换膜的质量，其单位为：g。

5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜，其特征在于：所述第一交换层与所述第二交换层的厚度基本一致，所述离子交换材料的当量重量ew不高于1600。

6.根据权利要求1所述的一种质子交换膜，其特征在于：所述中间层包括中间层纤维，所述中间层纤维相互连接形成所述中间层的三维网络结构，所述中间层纤维的sem平均直径为30-200nm。

7.根据权利要求6所述的一种质子交换膜，其特征在于：所述中间层纤维的sem平均直径与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾建东，陈永樑，盛凤翔，赵世航，
申请(专利权)人：杭州科百特过滤器材有限公司，
类型：发明
国别省市：