CN108609225A - 一种燃料电池膜电极封装及存储方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；向密封袋内注入保护气，将密封袋中的保护气抽出；重复上述步骤两次或以上；向密封袋内注入保护气，利用快速封口机进行封装；上述保护气可以为水蒸气、空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。根据该方法，可以改善燃料电池膜电极的存储环境，降低存储过程中的膜电极性能衰减，提高燃料电池膜电极存储后放电性能及放电电压稳定性。

Description

一种燃料电池膜电极封装及存储方法
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池膜电极封装及存储方法。
背景技术
燃料电池是一种通过电化学反应将化学能直接转化为电能的发电装置，具有能量转化效率高，环境友好等特点，被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。
膜电极是电化学反应发生的场所，在此燃料中的化学能直接转化为电能。膜电极通常由阴极气体扩散层、阴极催化层、质子交换膜、阳极催化层、阳极气体扩散层多层结构堆叠而成。常用的质子交换膜有全氟磺酸质子交换膜和浸酸的聚苯并咪唑膜两种。全氟磺酸质子交换膜在空气环境中放置时，容易受空气中的湿度影响。环境湿度较高时，全氟磺酸质子交换膜容易吸水发生溶胀造成催化层或气体扩散层与质子交换膜分离；环境湿度较低时，全氟磺酸质子交换膜容易失水，影响电极性能及稳定性。浸酸的聚苯并咪唑膜容易吸水造成磷酸流失，造成质子交换膜的电导率降低及稳定性下降。现有技术并没有针对燃料电池膜电极存放过程中的性能衰减提出封装及存储方法。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足,目的在于提供一种燃料电池膜电极封装及存储方法，该方法有利于提高膜电极在存储过程后的性能，并提高其工作时放电电压稳定性。本发明采用以下技术方案来实现:
一种燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入保护气，将密封袋中的保护气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次或三次以上；
(d)向密封袋内注入保护气，利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封；上述保护气可以为水蒸气、空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
所述步骤(a)中所述的膜电极中的质子交换膜中包含全氟磺酸树脂，保护气优选为含水蒸气的混合气，所述混合气中还包括空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
保护气中的水蒸气的体积浓度优选为30％-60％。
所述步骤(a)中所述的膜电极中的质子交换膜中包含磷酸或有机磷酸中的任意一种或两种，保护气优选为空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
所述保护气中的空气的相对湿度优选为0％-20％。
一种燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入保护气，将密封袋中的保护气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次或三次以上；
(d)利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封；上述保护气可以为水蒸气、空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
一种燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封。
应用例1
一种燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入保护气，将密封袋中的保护气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次或三次以上；
(d)向密封袋内注入保护气，利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封；上述保护气可以为水蒸气、空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
根据该方法，可以改善燃料电池膜电极的存储环境，降低存储过程中的膜电极性能衰减，提高燃料电池膜电极存储后放电性能及放电电压稳定性。
应用例2
如应用例1所述的燃料电池膜电极封装及存储方法，其中步骤(a)中所述的膜电极中的质子交换膜中包含全氟磺酸树脂，保护气优选为空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上，和水蒸气的混合气。
根据该方法，当膜电极中的质子交换膜中包含全氟磺酸树脂，优选地采用保护气体为空气、氮气、惰性气体中的任意一种或几种与水蒸气混合气时，可以提高燃料电池膜电极存储后放电性能及放电电压稳定性，并缩短膜电极使用前的活化时间。
应用例3
如应用例2所述的燃料电池膜电极封装及存储方法，保护气中的水蒸气的体积浓度优选为30％-60％。
根据该方法，对上述混合保护气中的水蒸气分压进行了筛选研究，该湿度数值范围更有利于提高燃料电池膜电极存储后放电性能及放电电压稳定性。
应用例4
如应用例1所述的燃料电池膜电极封装及存储方法，其中步骤(a)中所述的膜电极中的质子交换膜中包含磷酸或有机磷酸中的任意一种或两种，保护气优选为空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
应用例5
如应用例4所述的燃料电池膜电极封装及存储方法，保护气中的空气的相对湿度优选为0％-20％。
根据应用例4和应用例5的方法，膜电极中的质子交换膜中包含磷酸或有机磷酸中的任意一种或两种，保护气优选为空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上，同时对于空气的湿度进行了优化筛选，可以有效的避免电解质膜内磷酸流失，避免质子交换膜的电导率降低及稳定性下降。
应用例6
一种燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入保护气，将密封袋中的保护气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次或三次以上；
(d)利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封；上述保护气可以为水蒸气、空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
应用例7
一种燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封。
根据应用例6和应用例7的方法，提供了一种真空存储膜电极的方法，并研究了省略工序步骤，缩短工序时间提高生产效率时对膜电极性能的影响。真空存储也可以降低存储过程中的膜电极性能衰减，提高燃料电池膜电极存储后放电性能及放电电压稳定性。
具体实施方式
下面的实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种采用全氟磺酸质子交换膜作为质子交换膜的燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入氮气，将密封袋中的氮气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次；
(d)向密封袋内注入氮气，利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封。
实施例2
一种采用全氟磺酸质子交换膜作为质子交换膜的燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入氩气和空气的等体积混合保护气，将密封袋中的保护气抽出；
(c)重复步骤(b)操作三次；
(d)向密封袋内注入上述保护气，利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封。
实施例3
一种采用全氟磺酸质子交换膜作为质子交换膜的燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入水蒸气和空气的混合保护气，水蒸气的体积浓度为30％，将密封袋中的保护气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次；
(d)向密封袋内注入上述保护气，利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封。
实施例4
本实施例与实施例3大体相同，只是将水蒸气的体积浓度更改为60％。
实施例5
一种采用浸酸的聚苯并咪唑膜作为质子交换膜的燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入氮气，将密封袋中的氮气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次；
(d)向密封袋内注入氮气，利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封。
实施例6
一种采用浸酸的聚苯并咪唑膜作为质子交换膜的燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入空气，空气的相对湿度为20％RH，将密封袋中的空气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次；
(d)向密封袋内注入上述保护气，利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封。
实施例7
一种燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入氮气，将密封袋中的氮气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次；
(d)利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封。
实施例8
一种采用浸酸的聚苯并咪唑膜作为质子交换膜的燃料电池膜电极封装及存储方法，所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封。
对比实施例1
将采用全氟磺酸质子交换膜作为质子交换膜的燃料电池膜电极放置于纸质包装盒内保存。
对比实施例2
将采用浸酸的聚苯并咪唑膜作为质子交换膜的燃料电池膜电极放置于纸质包装盒内保存。
性能对比分析
将同批次电极按照不同封装方式进行存储，每个实施例的样本数为10，存储周期为100天，将对比实施例1的电极的性能平均值作为基准，性能对比如下。
将同批次电极按照不同封装方式进行存储，每个实施例的样本数为10，存储周期为100天，将对比实施例2的电极的性能平均值作为基准，性能对比如下。

Claims (7)

1.一种燃料电池膜电极封装及存储方法，其特征在于：所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入保护气，将密封袋中的保护气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次或三次以上；
(d)向密封袋内注入保护气，利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封；上述保护气可以为水蒸气、空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
2.如权利要求1所述的燃料电池膜电极封装及存储方法，其特征在于：其中步骤(a)中所述的膜电极中的质子交换膜中包含全氟磺酸树脂，保护气优选为含水蒸气的混合气，所述混合气中还包括空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
3.如权利要求2所述的燃料电池膜电极封装及存储方法，其特征在于：保护气中的水蒸气的体积浓度优选为30％-60％。
4.如权利要求1所述的燃料电池膜电极封装及存储方法，其特征在于：其中步骤(a)中所述的膜电极中的质子交换膜中包含磷酸或有机磷酸中的任意一种或两种，保护气优选为空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
5.如权利要求4所述的燃料电池膜电极封装及存储方法，其特征在于：保护气中的空气的相对湿度优选为0％-20％。
6.一种燃料电池膜电极封装及存储方法，其特征在于：所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)向密封袋内注入保护气，将密封袋中的保护气抽出；
(c)重复步骤(b)操作两次或三次以上；
(d)利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封；上述保护气可以为水蒸气、空气、氮气、氩气、氦气中的任意一种或两种以上。
7.一种燃料电池膜电极封装及存储方法，其特征在于：所述封装及存储方法具备以下步骤：
(a)将膜电极放置于一端开口的铝塑膜密封袋中，将密封袋中的空气抽出；
(b)利用封口机对铝塑膜密封袋开口端进行密封。
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