多层梯度化复合质子交换膜及其制备方法技术

技术编号:40989792 阅读:16 留言:0更新日期:2024-04-18 21:32
本发明专利技术公开了一种多层梯度化复合质子交换膜及其制备方法,通过述ePTFE吸收层、高添加剂全氟磺酸树脂溶液、低添加剂全氟磺酸树脂溶液和无添加剂氟磺酸树脂溶液经过涂布和辊压形成多层梯度化复合质子交换膜。通过上述方式,本发明专利技术多层梯度化复合质子交换膜及其制备方法,可以有效避免质子交换膜外侧多层梯度化离子聚合物层发生化学降解且保证了质子交换膜的质子传导能力,解决质子交换膜在质子交换膜燃料电池运行过程中质子传导性差及化学耐久性问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及质子交换膜领域,特别是涉及一种多层梯度化复合质子交换膜及其制备方法


技术介绍

1、氢能是未来清洁能源的关键,也是人类从化石燃料过渡至更具可持续性的低碳型全球能源未来的重要催化剂。燃料电池技术是氢电转换背后的驱动力。当前,质子交换膜燃料电池技术以其高功率密度、体积小等特点在交通运输领域初具商品化模式。作为质子交换膜燃料电池的核心部件的膜电极一般是由气体扩散层,催化层及质子交换膜构成,其中质子交换膜是决定质子交换膜燃料电池可靠性的关键材料之一。目前,超薄复合质子交换膜已然成为质子交换膜燃料电池行业中质子交换膜的主流,其通过全氟磺酸树脂浸渍-干燥的方法与膨体聚四氟乙烯(eptfe)聚合物相复合而成。这种超薄复合合质子交换膜有效提高了质子传导率和阴阳极侧水的扩散效率。但超薄化给聚合物膜耐久性带来了巨大挑战。

2、在燃料电池运行的过程中,在阴极催化层发生氧还原反应时或者空气跨膜运输到阳极与氢气发生反应时,都常常产生中间产物过氧化氢。过氧化氢与 质子交换膜燃料电池中的金属离子发生反应所产生具有强亲核性的•oh 和•ooh,这些自由基进攻全氟本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多层梯度化复合质子交换膜,包括ePTFE吸收层,其特征在于,所述ePTFE吸收层的两侧具有多层梯度化离子聚合物层,所述多层梯度化离子聚合物层包括至少两层全氟磺酸树脂层,所述全氟磺酸树脂层的厚度或/和添加剂颗粒的浓度朝靠近ePTFE吸收层的方向上呈阶梯式递减分布。

2.根据权利要求1所述的多层梯度化复合质子交换膜,其特征在于,贴合在ePTFE吸收层上的全氟磺酸树脂层为无添加剂的全氟磺酸树脂层,其余全氟磺酸树脂层为含添加剂的全氟磺酸树脂层。

3.一种如权利要求1所述的多层梯度化复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

>4.根据权利要求3...

【技术特征摘要】

1.一种多层梯度化复合质子交换膜,包括eptfe吸收层,其特征在于,所述eptfe吸收层的两侧具有多层梯度化离子聚合物层,所述多层梯度化离子聚合物层包括至少两层全氟磺酸树脂层,所述全氟磺酸树脂层的厚度或/和添加剂颗粒的浓度朝靠近eptfe吸收层的方向上呈阶梯式递减分布。

2.根据权利要求1所述的多层梯度化复合质子交换膜,其特征在于,贴合在eptfe吸收层上的全氟磺酸树脂层为无添加剂的全氟磺酸树脂层,其余全氟磺酸树脂层为含添加剂的全氟磺酸树脂层。

3.一种如权利要求1所述的多层梯度化复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的多层梯度化复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,所述s2中至少涂布两层含添加剂的全氟磺酸树脂层,第一次涂布的含添加剂的全氟磺酸树脂溶液的添加剂含量为0.3-5wt.%,第一次涂布的含添加剂的全氟磺酸树脂溶液的添加剂含量为0.05-0.2wt.%,并且含添加剂的全氟磺酸树脂层添加剂颗粒的浓度呈阶梯分布。

5.根据权利要求4所述的多层梯度化复合质子交换膜的制备方法,其特征在于,所述含添加剂的全氟磺酸树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘静徐斌赖志勇陈杰张玲钱芋尚子奇赵子刚赵磊王振波
申请(专利权)人:江苏源氢新能源科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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