CN113745614A - 复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池 - Google Patents
复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113745614A CN113745614A CN202110923971.3A CN202110923971A CN113745614A CN 113745614 A CN113745614 A CN 113745614A CN 202110923971 A CN202110923971 A CN 202110923971A CN 113745614 A CN113745614 A CN 113745614A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silica particles
- electrolyte membrane
- composite electrolyte
- membrane according
- ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 117
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 59
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 164
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 36
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 34
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 33
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 33
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 32
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 claims description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 3
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims description 2
- 125000003785 benzimidazolyl group Chemical group N1=C(NC2=C1C=CC=C2)* 0.000 claims description 2
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 17
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 9
- -1 butane as the fuel Chemical class 0.000 description 8
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 7
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 7
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 6
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 229920006126 semicrystalline polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 description 2
- DNLRPRKUMOVZJR-UHFFFAOYSA-N [3,5-bis(4-fluorobenzoyl)phenyl]-(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC(C(=O)C=2C=CC(F)=CC=2)=CC(C(=O)C=2C=CC(F)=CC=2)=C1 DNLRPRKUMOVZJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 2
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 description 2
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- HFHFGHLXUCOHLN-UHFFFAOYSA-N 2-fluorophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1F HFHFGHLXUCOHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 description 1
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006152 PA1010 Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical class Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000004715 ethylene vinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- RZXDTJIXPSCHCI-UHFFFAOYSA-N hexa-1,5-diene-2,5-diol Chemical compound OC(=C)CCC(O)=C RZXDTJIXPSCHCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229920000092 linear low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004707 linear low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920006030 multiblock copolymer Polymers 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001083 polybutene Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- VKDSBABHIXQFKH-UHFFFAOYSA-M potassium;4-hydroxy-3-sulfophenolate Chemical compound [K+].OC1=CC=C(O)C(S([O-])(=O)=O)=C1 VKDSBABHIXQFKH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 description 1
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/102—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
- H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
- H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
- H01M8/1046—Mixtures of at least one polymer and at least one additive
- H01M8/1051—Non-ion-conducting additives, e.g. stabilisers, SiO2 or ZrO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本说明书涉及一种复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池。
Description
本申请是分案申请,原申请的申请号为2016800489886,申请日为2016年09月01日,发明名称为“复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池”。
技术领域
本申请要求于2015年09月01日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0123700的权益,该申请的全部内容通过引用并入本申请中。
本申请涉及一种复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池。
背景技术
随着近来关于诸如石油和煤炭的现有能源的枯竭的预测,对能够替代这些能源的替代能源的兴趣已经增长。作为这种替代能源之一,燃料电池具有效率高、不排放诸如NOx和SOx的污染物并且具有足够的燃料以供使用的优点,已经受到特别的关注。
燃料电池是将燃料与氧化剂的化学反应能转换为电能的发电系统,并且使用氢气、甲醇和诸如丁烷的烃作为燃料,通常使用氧气作为氧化剂。
燃料电池包括聚合物电解质膜型燃料电池(PEMFC)、直接甲醇型燃料电池(DMFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、碱型燃料电池(AFC)、熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)、固体氧化物型燃料电池(SOFC)等。其中,聚合物电解质膜型燃料电池由于其高能量密度和高输出而被最积极地研究。这种聚合物电解质膜型燃料电池与其它燃料电池的不同之处在于,使用固体聚合物电解质膜而不是液体作为电解质。
聚合物电解质膜型燃料电池具有如下基本原理:在聚合物电解质膜的两个表面上设置气体扩散电极层,通过使阳极面向燃料电极并使阴极面向氧化电极,由聚合电解质膜通过化学反应生成水,并且将由此产生的反应能转换为电能。
作为在聚合物电解质膜型燃料电池中使用的聚合物电解质膜,氟系聚合物电解质膜由于其高性能和耐久性而广为人知。特别地,与烃系聚合物相比,即使在相对低湿度的条件下,氟系聚合物电解质膜在膜性能和耐久性方面也表现出更优异的效果。
同时,与氟系电解质膜相比,基于价格竞争力,已经积极地研究烃系电解质膜,并且通过单位电池评价而评价出的电解质膜性能已经提高至与氟系电解质膜性能相似的水平。然而,与氟系电解质膜相比,在湿度条件影响下或在高电流密度区域中,性能和耐久性倾向于下降,并且已经进行用于增强这些性能的研究。
韩国专利申请特许公开No.2009-0039180
发明内容
技术问题
本说明书旨在提供一种复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池。
技术方案
本说明书的一个实施方案提供一种复合电解质膜,包含:离子导电聚合物;以及两种类型的二氧化硅粒子。
本说明书的一个实施方案提供一种增强复合电解质膜,包括:混合层,该混合层包括离子导电区域和多孔载体;以及设置在所述混合层的至少一个表面上的包含离子导电聚合物的导电层,其中,所述导电层包含第一二氧化硅粒子,所述混合层包含第二二氧化硅粒子,该第二二氧化硅粒子具有比所述第一二氧化硅粒子小的平均粒径。
本说明书的一个实施方案提供一种膜电极组件,包括所述复合电解质膜或所述增强复合电解质膜。
本说明书的一个实施方案提供一种包括所述膜电极组件的燃料电池。
有益效果
根据本说明书的一个实施方案,与现有的氟系电解质膜相比,在使用具有价格竞争力的烃系电解质膜的同时在湿度条件下得到优异的性能。
此外,根据本说明书的一个实施方案,与现有的烃系电解质膜相比,在高电流密度区域得到优异的性能。
换言之,在燃料电池中使用包括根据本说明书的一个实施方案的复合电解质膜的膜电极组件对提高燃料电池性能和/或开路电压(OCV)具有积极的影响。
附图说明
图1是模拟地示出根据本说明书的一个实施方案的包含两种类型的二氧化硅的复合电解质膜的图;
图2是模拟地示出作为根据本说明书的一个实施方案的增强复合电解质膜的在混合层中包含第二二氧化硅粒子并且在导电层中包含第一二氧化硅粒子的增强复合电解质膜的图;
图3是模拟地示出作为根据本说明书的一个实施方案的增强复合电解质膜的在混合层中包含第二二氧化硅粒子并且在导电层中包含第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子的增强复合电解质膜的图;
图4是测量通过本说明书的实施例制备的包含两种类型的二氧化硅的烃系复合电解质膜和通过比较例制备的仅包含一种类型的二氧化硅的烃系复合电解质膜的电流密度的图;
图5是测量通过本说明书的实施例制备的包含两种类型的二氧化硅的情况和通过比较例制备的仅包含一种类型的二氧化硅的情况的开路电压值的图;
图6是示出根据本说明书的一个实施方案的燃料电池的结构的图。
具体实施方式
下文中,将详细描述本说明书。
在本说明书中,特定部件位于另一部件“之上”的描述不仅包括一个部件与另一部件邻接的情况,而且包括在两个部件之间还存在又一部件的情况。
在本说明书中,除非另外特别说明,否则特定部分“包含”特定构件的描述表示还能够包含其它构件,并且不排除其它构件。
本说明书的一个实施方案提供一种复合电解质膜,包含:离子导电聚合物;以及具有不同的平均粒径的两种以上类型的二氧化硅粒子。
本公开旨在通过改善现有烃系电解质膜的性能来开发一种在诸如潮湿或高电流密度区域的各种条件下具有更好的性能的烃系电解质膜。
换言之,根据本说明书的一个实施方案,通过将两种类型的二氧化硅粒子(亲水性无机材料)添加到烃系聚合物中来提高电解质膜的吸水率,并且可以通过提高得到的质子电导率来提高燃料电池的整体性能。
本公开使用具有不同的平均粒径的两种以上类型的微粒。通过使用这种具有不同的平均粒径的两种以上类型的微粒,可以有效地提高在低湿度条件下或电流密度区域中的膜性能和/或耐久性。
在本说明书中,平均粒径通过TEM观察来测量,并且测量粒子的平均直径。
根据本说明书的一个实施方案,两种以上类型的二氧化硅粒子可以包括第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子,并且第一二氧化硅粒子的平均粒径可以大于第二二氧化硅粒子的平均粒径。
换言之,根据本说明书的一个实施方案,当在复合电解质膜中使用大尺寸的第一二氧化硅粒子和小尺寸的第二二氧化硅粒子时,可以通过大尺寸的多孔第一二氧化硅粒子的亲水性来实现性能增强效果,并且通过大尺寸的第一二氧化硅粒子的不均匀分散的缺点被小尺寸的第二二氧化硅粒子弥补,可以实现膜性能的整体增强,并且通过有效地防止耐久性下降的第二二氧化硅粒子的存在,在防止OCV降低方面有效。
根据本说明书的一个实施方案,两种类型的二氧化硅粒子包括平均粒径为70nm至800nm的第一二氧化硅粒子和平均粒径为3nm至40nm的第二二氧化硅粒子。此外,根据本说明书的一个实施方案,第一二氧化硅粒子的平均粒径更优选地为100nm至250nm,第二二氧化硅粒子的平均粒径更优选地为5nm至15nm。
根据本说明书的一个实施方案,第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子的平均粒径满足上述范围在低湿度条件下得到优异的性能方面有效。
另外,根据本说明书的一个实施方案,第一二氧化硅粒子与第二二氧化硅粒子之间的平均粒径的差异可以在30nm至700nm的范围内,更优选地在100nm至200nm的范围内。
根据本说明书的一个实施方案,第一二氧化硅粒子可以是合成二氧化硅并且是多孔的,第二二氧化硅粒子可以是煅制二氧化硅(fumed silica)。
根据本说明书的一个实施方案,在所述复合电解质膜中,基于100重量份的第一二氧化硅粒子,可以包含50重量份至400重量份,更优选地为60重量份至200重量份的第二二氧化硅粒子。
根据本说明书的一个实施方案,在所述复合电解质膜中,基于100重量份的烃系聚合物,可以包含1重量份至20重量份,优选地为1重量份至10重量份,更优选地为1重量份至5重量份的二氧化硅粒子。二氧化硅粒子的含量指两种以上类型的二氧化硅粒子的总含量,例如,当由第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子这两种类型的二氧化硅粒子形成时,二氧化硅粒子的含量指第一二氧化硅粒子的含量与第二二氧化硅粒子的含量相加的值。
根据本说明书的一个实施方案,第一二氧化硅粒子的比表面积优选地为800m2/g以上。比表面积为800m2/g以上的第一二氧化硅粒子在提高低湿度条件下的性能方面有效,并且更优选地,第一二氧化硅粒子的比表面积可以大于或等于800m2/g且小于或等于1,000m2/g。
根据本说明书的一个实施方案,第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子可以具有球形、多边形、棒形、圆柱形等,并且对它们的形状没有特别地限制,但是优选地为球形。
根据本说明书的一个实施方案,第一二氧化硅粒子优选地具有多孔性,并且具有多孔性的第一二氧化硅粒子在提高亲水性方面有效。
具体地,根据本说明书的一个实施方案,第一二氧化硅粒子的孔尺寸可以在1nm至5nm的范围内。
根据本说明书的一个实施方案,所述两种以上类型的二氧化硅粒子优选地具有宽的比表面积和均匀的粒子尺寸。
另外,在根据本说明书的一个实施方案的复合电解质膜中,所述两种以上类型的二氧化硅粒子可以设置在所述烃系聚合物的内部,也可以分散在所述烃系聚合物中。
根据本说明书的一个实施方案,在所述复合电解质膜中包含两种以上类型的二氧化硅粒子是有效的,因为二氧化硅粒子相对均匀地分布在烃系聚合物的内部。
本说明书的一个实施方案提供一种增强复合电解质膜,包括:混合层,该混合层包括离子导电区域和多孔载体;以及设置在所述混合层的至少一个表面上的包含离子导电聚合物的导电层,其中,所述导电层包含第一二氧化硅粒子,所述混合层包含第二二氧化硅粒子,该第二二氧化硅粒子具有比所述第一二氧化硅粒子小的平均粒径。
在本说明书中,对于第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子的描述,可以以相同的方式应用上面提供的描述。
根据本说明书的一个实施方案,在所述增强复合电解质膜中,所述导电层可以包含第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子两者。
换言之,在根据本说明书的一个实施方案的增强复合电解质膜中,所述导电层可以仅包含第一二氧化硅粒子,所述混合层可以仅包含第二二氧化硅粒子。
此外,根据本说明书的一个实施方案,所述导电层可以包含第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子,所述混合层可以仅包含第二二氧化硅粒子。对于第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子的描述,可以以相同的方式应用上面提供的描述,并且具体地,第一二氧化硅粒子的平均粒径大于第二二氧化硅粒子的平均粒径。
根据本说明书的一个实施方案,为了提供膜的机械性能和尺寸稳定性,可以在所述增强复合电解质膜中使用多孔载体,并且作为多孔载体,由于需要保持机械耐久性而不降低性能,因此,需要选择由具有优异的机械性能同时具有高孔隙率的合适的材料形成的载体。
在本说明书中,离子导电区域可以指不包括由多孔载体形成的骨架的区域。此外,当仅存在载体时,离子导电区域可以是孔区域。此外,通过包含离子导电材料,离子可以通过离子导电材料迁移。
根据本说明书的一个实施方案,所述多孔载体可以包括烃系物质,并且载体可以是烃系载体。
根据本说明书的一个实施方案,所述多孔载体可以包括半结晶聚合物。根据本说明书的一个实施方案,半结晶聚合物的结晶度范围可以为20%至80%。
另外,根据本说明书的一个实施方案,半结晶聚合物可以包括聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚缩醛(或聚甲醛)、聚硫化物、聚乙烯醇、它们的共聚物和它们的组合,但是不限于此。
根据本说明书的一个实施方案,所述多孔载体可以包括由聚烯烃类物质衍生的物质。
根据本说明书的一个实施方案,聚烯烃可以包括聚乙烯(LDFE、LLDPE、HDPE、UHMWPE)、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、它们的共聚物和它们的共混物。
聚酰胺可以包括聚酰胺6、聚酰胺6/6、尼龙10/10、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、它们的共聚物和它们的共混物,但是不限于此。
聚酯可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸-1,4-亚环己基二亚甲基酯(PCT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和液晶聚合物(LCP),但是不限于此。
聚硫化物包括聚苯硫醚、聚乙烯硫醚(polyethylene sulfide)、它们的共聚物和它们的共混物,但是不限于此。
聚乙烯醇包括乙烯-乙烯醇、它的共聚物和它的共混物,但是不限于此。
根据本说明书的一个实施方案,离子导电区域可以包含大于或等于60体积%且小于或等于100体积%,优选地为大于或等于70体积%且小于或等于100体积%的离子导电聚合物。
根据本说明书的一个实施方案,当离子导电区域中包含上述范围内的离子导电聚合物时,所述增强复合电解质膜可以表现出优异的离子电导率。
根据本说明书的一个实施方案,所述混合层的厚度可以在2μm至10μm的范围内,优选地在2μm至5μm的范围内。
此外,根据本说明书的一个实施方案,所述导电层的厚度可以在1μm至10μm的范围内,优选地在1μm至5μm的范围内。
根据本说明书的一个实施方案,所述增强复合电解质膜可以具有设置在混合层的两个表面上的导电层,并且混合层和两个导电层可以分别包含具有不同的平均粒径的二氧化硅粒子。
根据本说明书的一个实施方案,离子导电区域可以包含离子导电聚合物,该离子导电聚合物可以包括阳离子导电聚合物和/或阴离子导电聚合物。此外,离子导电聚合物可以包括质子导电聚合物。
根据本说明书的一个实施方案,离子导电聚合物可以使用通常用作燃料电池的电解质膜的材料,并且,虽然对其没有特别地限制,但是优选地为烃系聚合物。
根据本说明书的一个实施方案,烃系聚合物彼此不同,并且可以各自包括选自磺化苯并咪唑类聚合物、磺化聚酰亚胺类聚合物、磺化聚醚酰亚胺类聚合物、磺化聚苯硫醚类聚合物、磺化聚砜类聚合物、磺化聚醚砜类聚合物、磺化聚醚酮类聚合物、磺化聚醚醚酮类聚合物、磺化聚苯基喹喔啉类聚合物和引入磺化部分氟系的聚合物(sulfonated partialfluorine-based-introduced polymer)中的一种、两种以上的类型。
根据本说明书的一个实施方案,引入磺化部分氟系的聚合物可以是磺基键合至至少一个侧链上的聚合物,并且聚合物中包含的碳原子数与氟原子数的比例大于1:0且小于1:1。
根据本说明书的一个实施方案,电解质膜的离子电导率可以为0.001mS/cm至500mS/cm,离子电导率指从RH 32%至RH 100%的离子电导率。
根据本说明书的一个实施方案,所述烃系聚合物的重均分子量为100,000至2,000,000。
本说明书的一个实施方案提供一种包括所述复合电解质膜或所述增强复合电解质膜的膜电极组件。
另外,本说明书的一个实施方案提供一种包括所述膜电极组件的燃料电池。
根据本说明书的一个实施方案,当所述复合电解质膜或所述增强复合电解质膜中包含两种以上类型的二氧化硅粒子并且用于燃料电池中时,得到膜性能增强效果。换言之,与仅使用第二二氧化硅粒子相比,当仅使用第一二氧化硅粒子时,膜性能增强效果更优异,然而,存在开路电压(OCV)大大降低的问题。鉴于上述内容,本公开的发明人通过在复合电解质膜或增强复合电解质膜中包含包括第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子的两种以上类型的二氧化硅粒子,能够增强膜性能和/或防止开路电压(OCV)降低的问题,从而完成本公开。
根据本说明书的一个实施方案的燃料电池包括本领域中公知的燃料电池。例如,所述燃料电池可以是聚合物电解质膜型燃料电池(PEMFC)、直接甲醇型燃料电池(DMFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、碱型燃料电池(AFC)、熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)和固体氧化物型燃料电池(SOFC)中的任意一种。
具体地,根据本说明书的一个实施方案,所述燃料电池可以包括:堆叠体,该堆叠体包括膜电极组件和设置在所述膜电极组件之间的隔板;将燃料供应至所述堆叠体的燃料供应单元;以及将氧化剂供应至所述堆叠体的氧化剂供应单元。
图6是模拟地示出根据本说明书的一个实施方案的燃料电池的结构的图,并且该燃料电池形成为包括堆叠体(60)、氧化剂供应单元(70)和燃料供应单元(80)。
堆叠体(60)包括一个、两个以上的膜电极组件,并且当包括两个以上的膜电极组件时,包括设置在它们之间的隔板。
隔板用于防止膜电极组件彼此电连接,并且将从外部供应的燃料和氧化剂输送至膜电极组件。
氧化剂供应单元(70)用于向堆叠体(60)供应氧化剂。通常使用氧气作为氧化剂,并且可以使用泵(70)注入氧气或空气。
燃料供应单元(80)用于向堆叠体(60)供应燃料,并且可以由储存燃料的燃料箱(81)和将储存在燃料箱中的燃料供应至堆叠体(60)的泵(82)形成。作为燃料,可以使用氢气或者气态或液态的烃燃料,并且烃燃料的实例可以包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或天然气。
下文中,将参照实施例详细地描述本说明书。然而,可以对根据本说明书的实施例进行多种形式的修改,并且本说明书的范围不应理解为局限于下面描述的实施例。提供本说明书的实施例以便向本领域普通技术人员更全面地描述本说明书。
<实施例1>
1)烃系聚合物的制备
向配备有Dean-Stark分离器和冷凝器的1L的圆底烧瓶中加入对苯二酚磺酸钾盐(0.9当量)、4,4'-二氟二苯甲酮(0.97当量)和3,5-双(4-氟苯甲酰基)苯基(4-氟苯基)甲酮(0.02当量),并且在氮气气氛下,使用碳酸钾(K2CO3)作为催化剂在二甲基亚砜(DMSO)和苯溶剂中制备。接下来,将反应混合物在温度为140℃的油浴中搅拌4小时,在苯回流的同时通过将共沸混合物吸附至Dean-Stark分离器的分子筛来除去共沸混合物,将反应温度升高至180℃,并使所得物进行缩聚反应20小时。反应结束之后,将反应物的温度降低至60℃,向同一烧瓶中加入4,4'-二氟二苯甲酮(0.2275当量)、9,9-双(羟苯基)氟(0.335当量)和3,5-双(4-氟苯甲酰基)苯基(4-氟苯基)-甲酮(0.005当量),并且使用K2CO3作为催化剂,在氮气气氛下使用二甲基亚砜(DMSO)和苯再次开始反应。接下来,将反应混合物在温度为140℃的油浴中再次搅拌4小时,在苯回流的同时通过将共沸混合物吸附至Dean-Stark分离器的分子筛来除去共沸混合物,将反应温度升高至180℃,并使所得物进行缩聚反应20小时。然后,将反应物的温度降低至室温,进一步添加二甲基亚砜(DMSO)来稀释产物,并将稀释后的产物倒入过量的甲醇中以从溶剂中分离共聚物。之后,使用水除去过量的碳酸钾,然后将由过滤得到的共聚物在80℃的真空烘箱中干燥12小时以上,来制备疏水嵌段和亲水嵌段通过化学键交替连接的支链磺化多嵌段共聚物。
2)二氧化硅粒子(1)的制备
二氧化硅通过改进stober方法的种子中介方法(seed mediation method)合成,并且在合成的过程中,添加具有碳链的二氧化硅前体,以便在合成之后通过热处理工艺产生孔。制备的二氧化硅具有相对均匀的尺寸,并且比表面积为800m2/g以上。
3)二氧化硅粒子(2)(煅制二氧化硅)的制备
煅制二氧化硅通过高温气相反应制备,并且是通过在1000℃以上的火焰中水解的氯硅烷与氧气和氢气形成而制备。在火焰中形成的基础粒子通过碰撞而彼此连接以形成次级粒子,同时表面仍然熔化,并且它们以三维分支的形式连接以产生聚集体或凝聚物。反应之后,在高温空气条件下除去二氧化硅中残留的氯化氢气体。制备之后即刻煅制二氧化硅的密度非常低,因此,通过使用减压装置的放气方法来将密度提高至50g/L以上。
4)添加二氧化硅的复合膜的制备
向二甲基亚砜(DMSO)溶剂中添加二氧化硅粒子(1)和二氧化硅粒子(2)使得二氧化硅粒子(二氧化硅粒子(1)和二氧化硅粒子(2)的总重量)相对于烃系聚合物的含量比例为5重量%,并将所得物过滤来制备复合膜组合物。在洁净工作台的涂布器的水平板上使用刮刀,将复合膜组合物浇铸到基板上作为聚合物膜,将所得物在50℃下保持2小时以上来进行软烘干,然后,将所得物放置在设定在100℃下的烘箱中并干燥一天,制备添加二氧化硅的烃系复合膜。
<比较例1>
除了不添加二氧化硅粒子之外,以与实施例1中相同的方式制备烃系电解质膜。
<比较例2>
除了添加相对于烃系聚合物的含量比例为5重量%的二氧化硅粒子(1)之外,以与实施例1中相同的方式制备添加二氧化硅的烃系复合膜。
<比较例3>
除了添加相对于烃系聚合物的含量比例为5重量%的二氧化硅粒子(2)之外,以与实施例1中相同的方式制备添加二氧化硅的烃系复合膜。
<评价实施例1>电流密度的测量
通过使用PEMFC TEST Station以恒定电流模式扫描0mA/cm2至1500mA/cm2来测量在实施例1以及比较例2和3中制备的烃系复合膜的电流密度,并且在50%的相对湿度的操作条件下基于70℃进行测量。测量结果示于图4中。
在图4中,可以确认,与仅使用一种类型的二氧化硅的比较例2和3相比,使用两种类型的二氧化硅(二氧化硅(1)和二氧化硅(2))的实施例1具有更高的电流密度,由此可以看出,当用于燃料电池中时性能更优异。
<评价实施例2>开路电压(OCV)的测量
使用PEMFC TEST Station在开路电压模式下测量在0mA/cm2下的电位值,并且在50%的相对湿度的操作条件下基于70℃测量开路电压。
开路电压值的实验测量的结果示于图5中,根据图5可以确定,与使用第一二氧化硅粒子的比较例2相比,使用两种类型的二氧化硅粒子的实施例1具有更高的开路电压,并且具有与仅使用第二二氧化硅粒子的比较例3相同的开路电压值。
换言之,当仅使用第一二氧化硅粒子时,与仅使用第二二氧化硅粒子相比,膜性能增强效果更优异,然而,存在开路电压(OCV)大大降低的问题。然而,可以确定,根据本公开的实施例的使用两种类型的二氧化硅粒子的燃料电池能够防止开路电压降低问题,同时表现出优异的膜性能。
Claims (24)
1.一种复合电解质膜,包含:
离子导电聚合物;以及
具有不同的平均粒径的两种以上类型的二氧化硅粒子。
2.根据权利要求1所述的复合电解质膜,其中,所述两种以上类型的二氧化硅粒子包括第一二氧化硅粒子和第二二氧化硅粒子,所述第一二氧化硅粒子的平均粒径比所述第二二氧化硅粒子的平均粒径大。
3.根据权利要求1所述的复合电解质膜,其中,所述两种以上类型的二氧化硅粒子包括平均粒径为70nm至800nm的第一二氧化硅粒子和平均粒径为3nm至40nm的第二二氧化硅粒子。
4.根据权利要求1所述的复合电解质膜,其中,所述两种以上类型的二氧化硅粒子包括平均粒径为100nm至250nm的第一二氧化硅粒子和平均粒径为5nm至15nm的第二二氧化硅粒子。
5.根据权利要求3所述的复合电解质膜,其中,所述第一二氧化硅粒子与所述第二二氧化硅粒子之间的平均粒径的差异在50nm至400nm的范围内。
6.根据权利要求2所述的复合电解质膜,其中,基于100重量份的所述第一二氧化硅粒子,所述复合电解质膜中的第二二氧化硅粒子的含量为50重量份至400重量份。
7.根据权利要求1所述的复合电解质膜,其中,基于100重量份的所述离子导电聚合物,包含1重量份至20重量份的所述二氧化硅粒子。
8.根据权利要求3所述的复合电解质膜,其中,所述第一二氧化硅粒子的比表面积为800m2/g以上。
9.根据权利要求3所述的复合电解质膜,其中,所述第二二氧化硅粒子的比表面积在200m2/g至400m2/g的范围内。
10.根据权利要求3所述的复合电解质膜,其中,所述第一二氧化硅粒子是多孔的。
11.根据权利要求3所述的复合电解质膜,其中,所述第一二氧化硅粒子的孔尺寸在1nm至5nm的范围内。
12.根据权利要求1所述的复合电解质膜,其中,所述两种以上类型的二氧化硅粒子设置在所述离子导电聚合物的内部,并且分散在所述离子导电聚合物中。
13.根据权利要求1所述的复合电解质膜,该复合电解质膜的离子电导率为0.001mS/cm至500mS/cm。
14.根据权利要求1所述的复合电解质膜,其中,所述离子导电聚合物是烃系聚合物。
15.根据权利要求14所述的复合电解质膜,其中,所述烃系聚合物的重均分子量为100,000至2,000,000。
16.根据权利要求14所述的复合电解质膜,其中,所述烃系聚合物选自磺化苯并咪唑类聚合物、磺化聚酰亚胺类聚合物、磺化聚醚酰亚胺类聚合物、磺化聚苯硫醚类聚合物、磺化聚砜类聚合物、磺化聚醚砜类聚合物、磺化聚醚酮类聚合物、磺化聚醚醚酮类聚合物和磺化聚苯基喹喔啉类聚合物。
17.一种增强复合电解质膜,包括:
混合层,该混合层包括离子导电区域和多孔载体;以及
设置在所述混合层的至少一个表面上的包含离子导电聚合物的导电层,其中,所述导电层包含第一二氧化硅粒子,
所述混合层包含第二二氧化硅粒子,该第二二氧化硅粒子具有比所述第一二氧化硅粒子小的平均粒径。
18.根据权利要求17所述的增强复合电解质膜,其中,所述第一二氧化硅粒子的平均粒径为70nm至800nm,所述第二二氧化硅粒子的平均粒径为3nm至40nm。
19.根据权利要求17所述的增强复合电解质膜,其中,所述离子导电区域包含离子导电聚合物。
20.根据权利要求19所述的增强复合电解质膜,其中,所述离子导电聚合物是烃系聚合物。
21.一种膜电极组件,包括权利要求1至16中任意一项所述的复合电解质膜。
22.一种膜电极组件,包括权利要求17至20中任意一项所述的增强复合电解质膜。
23.一种燃料电池,包括权利要求21所述的膜电极组件。
24.一种燃料电池,包括权利要求22所述的膜电极组件。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2015-0123700 | 2015-09-01 | ||
KR1020150123700A KR102119915B1 (ko) | 2015-09-01 | 2015-09-01 | 복합 전해질막, 강화복합 전해질막 및 이를 포함하는 연료전지 |
CN201680048988.6A CN108028408B (zh) | 2015-09-01 | 2016-09-01 | 复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201680048988.6A Division CN108028408B (zh) | 2015-09-01 | 2016-09-01 | 复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113745614A true CN113745614A (zh) | 2021-12-03 |
Family
ID=58187953
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110923971.3A Pending CN113745614A (zh) | 2015-09-01 | 2016-09-01 | 复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池 |
CN201680048988.6A Active CN108028408B (zh) | 2015-09-01 | 2016-09-01 | 复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201680048988.6A Active CN108028408B (zh) | 2015-09-01 | 2016-09-01 | 复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11316183B2 (zh) |
KR (1) | KR102119915B1 (zh) |
CN (2) | CN113745614A (zh) |
WO (1) | WO2017039340A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220061561A (ko) | 2020-11-06 | 2022-05-13 | 현대자동차주식회사 | 복합 전해질막 및 이의 제조방법 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050053818A1 (en) * | 2002-03-28 | 2005-03-10 | Marc St-Arnaud | Ion exchange composite material based on proton conductive functionalized inorganic support compounds in a polymer matrix |
JP2005285413A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Konica Minolta Holdings Inc | プロトン伝導性膜、プロトン伝導性膜の製造方法、及びプロトン伝導性膜を用いた固体高分子形燃料電池 |
US20070065699A1 (en) * | 2005-09-19 | 2007-03-22 | 3M Innovative Properties Company | Fuel cell electrolyte membrane with basic polymer |
CN101330150A (zh) * | 2008-07-29 | 2008-12-24 | 山东东岳神舟新材料有限公司 | 一种无机掺杂交联多层含氟离子膜及其制备方法 |
CN103296236A (zh) * | 2012-02-29 | 2013-09-11 | 第一毛织株式会社 | 包括无机和有机混合物涂层的隔膜以及包括其的电池 |
CN103733380A (zh) * | 2011-05-03 | 2014-04-16 | 株式会社Lg化学 | 含有多孔涂层的隔膜及含有该隔膜的电化学装置 |
KR20150050498A (ko) * | 2013-10-30 | 2015-05-08 | 주식회사 엘지화학 | 무기물 입자가 혼입되어 있는 다공성 분리막, 이를 포함하는 전기화학 소자 및 상기 분리막의 제조방법 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004075895A (ja) * | 2002-08-20 | 2004-03-11 | Jsr Corp | プロトン伝導性樹脂組成物その製造方法およびプロトン伝導膜 |
KR100684730B1 (ko) * | 2004-10-14 | 2007-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 직접 산화형 연료 전지용 고분자 전해질 막, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 직접 산화형 연료 전지 장치 |
JP5010823B2 (ja) | 2004-10-14 | 2012-08-29 | 三星エスディアイ株式会社 | 直接酸化型燃料電池用高分子電解質膜、その製造方法及びこれを含む直接酸化型燃料電池システム |
US20060083962A1 (en) * | 2004-10-20 | 2006-04-20 | Nissan Motor Co., Ltd. | Proton-conductive composite electrolyte membrane and producing method thereof |
KR101213476B1 (ko) * | 2005-08-23 | 2012-12-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지용 막전극 접합체 |
CN100547831C (zh) | 2006-03-14 | 2009-10-07 | 深圳市比克电池有限公司 | 改性尖晶石锰酸锂材料、制备方法及锂二次电池 |
CN100483814C (zh) * | 2007-03-29 | 2009-04-29 | 武汉理工大学 | 一种保水质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法 |
JP5077658B2 (ja) | 2007-07-19 | 2012-11-21 | 大日本印刷株式会社 | 固体高分子形燃料電池用電解質膜とこれを用いた電解質膜−触媒層接合体及び電解質膜−電極接合体、並びに燃料電池 |
US9023553B2 (en) * | 2007-09-04 | 2015-05-05 | Chemsultants International, Inc. | Multilayered composite proton exchange membrane and a process for manufacturing the same |
KR101178644B1 (ko) | 2007-10-17 | 2012-08-30 | 주식회사 엘지화학 | 이온전도성 복합막, 막-전극 접합체 및 연료전지 |
JP2011508004A (ja) * | 2007-12-21 | 2011-03-10 | キャボット コーポレイション | 濃縮ヒュームド金属酸化物を含むフィラー系 |
JP5540571B2 (ja) | 2009-06-04 | 2014-07-02 | ソニー株式会社 | 高分子電解質−触媒複合構造体粒子、電極、膜電極接合体(mea)、及び電気化学装置 |
KR20110007350A (ko) * | 2009-07-16 | 2011-01-24 | 주식회사 엑스에프씨 | 연료전지용 고분자 전해질 막 및 이를 포함하는 저가습 막전극 집합체 |
KR20150060394A (ko) | 2013-11-26 | 2015-06-03 | 전남대학교산학협력단 | 이온전도도와 투과도 특성이 개선된 고분자 복합막 및 이를 포함하는 레독스 흐름전지 |
-
2015
- 2015-09-01 KR KR1020150123700A patent/KR102119915B1/ko active IP Right Grant
-
2016
- 2016-09-01 WO PCT/KR2016/009762 patent/WO2017039340A1/ko active Application Filing
- 2016-09-01 CN CN202110923971.3A patent/CN113745614A/zh active Pending
- 2016-09-01 US US15/749,314 patent/US11316183B2/en active Active
- 2016-09-01 CN CN201680048988.6A patent/CN108028408B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050053818A1 (en) * | 2002-03-28 | 2005-03-10 | Marc St-Arnaud | Ion exchange composite material based on proton conductive functionalized inorganic support compounds in a polymer matrix |
JP2005285413A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Konica Minolta Holdings Inc | プロトン伝導性膜、プロトン伝導性膜の製造方法、及びプロトン伝導性膜を用いた固体高分子形燃料電池 |
US20070065699A1 (en) * | 2005-09-19 | 2007-03-22 | 3M Innovative Properties Company | Fuel cell electrolyte membrane with basic polymer |
CN101330150A (zh) * | 2008-07-29 | 2008-12-24 | 山东东岳神舟新材料有限公司 | 一种无机掺杂交联多层含氟离子膜及其制备方法 |
CN103733380A (zh) * | 2011-05-03 | 2014-04-16 | 株式会社Lg化学 | 含有多孔涂层的隔膜及含有该隔膜的电化学装置 |
CN103296236A (zh) * | 2012-02-29 | 2013-09-11 | 第一毛织株式会社 | 包括无机和有机混合物涂层的隔膜以及包括其的电池 |
KR20150050498A (ko) * | 2013-10-30 | 2015-05-08 | 주식회사 엘지화학 | 무기물 입자가 혼입되어 있는 다공성 분리막, 이를 포함하는 전기화학 소자 및 상기 분리막의 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102119915B1 (ko) | 2020-06-05 |
KR20170027142A (ko) | 2017-03-09 |
CN108028408B (zh) | 2022-10-25 |
US20180226670A1 (en) | 2018-08-09 |
WO2017039340A1 (ko) | 2017-03-09 |
US11316183B2 (en) | 2022-04-26 |
CN108028408A (zh) | 2018-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2960974B1 (en) | Polymer electrolyte membrane, membrane electrode assembly comprising polymer electrolyte membrane and fuel cell comprising membrane electrode assembly | |
KR20130041015A (ko) | 고분자 전해질형 연료 전지용 고분자 전해질 막, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 고분자 전해질형 연료 전지 시스템 | |
DK2365569T3 (en) | Membrane Electrode Unit for a Fuel Cell | |
KR20150060599A (ko) | 고분자 전해질막, 고분자 전해질막을 포함하는 막 전극 접합체 및 막 전극 접합체를 포함하는 연료전지 | |
JP2008108735A (ja) | 燃料電池用電極、これを含む燃料電池用膜−電極接合体及びこれを含む燃料電池システム | |
JP2007250496A (ja) | 固体高分子型燃料電池用膜電極構造体 | |
KR102093536B1 (ko) | 고분자 전해질막, 이를 포함하는 막 전극 접합체 및 상기 막 전극 접합체를 포함하는 연료 전지 | |
KR101860499B1 (ko) | 고분자 이온교환막 및 이의 제조 방법 | |
US10516182B2 (en) | Polymer ion exchange membrane and method of preparing same | |
US10418655B2 (en) | Cathode catalyst layer for fuel cells, method of manufacturing the same and membrane-electrode assembly for fuel cells including the same | |
KR100970358B1 (ko) | 액상 조성물, 그 제조 방법 및 고체 고분자형 연료 전지용막 전극 접합체의 제조 방법 | |
CN108028408B (zh) | 复合电解质膜、增强复合电解质膜和包括其的燃料电池 | |
KR101312262B1 (ko) | 고분자막, 그 제조방법 및 이를 채용한 연료전지 | |
KR20170113431A (ko) | 강화막, 이를 포함하는 전기화학 전지 및 연료 전지, 및 상기 강화막의 제조방법 | |
KR101368387B1 (ko) | 직접 메탄올 연료 전지의 애노드 전극용 촉매, 이의 제조방법, 이를 이용한 직접 메탄올 연료 전지용 막전극 어셈블리 및 직접 메탄올 연료 전지 시스템 | |
KR20170136372A (ko) | 강화막, 이를 포함하는 막 전극 접합체 및 연료 전지, 및 이의 제조방법 | |
KR101112693B1 (ko) | 연료전지용 막전극 접합체 및 이의 제조방법 | |
Vivo‐Vilches et al. | Layer Shape LiFePO4 Obtained by Powder Extrusion Molding as Solid Boosters for Ferro/Ferricyanide Catholyte in Semisolid Redox Flow Battery: Effect of Porosity and Shape | |
KR20190036809A (ko) | 막-전극 접합체, 이의 제조방법 및 연료 전지 | |
KR102590293B1 (ko) | 막-전극 접합체, 연료 전지 및 막-전극 접합체의 제조방법 | |
JP2009146785A (ja) | 固体高分子形燃料電池用電解質膜、該電解質膜を用いた膜−電極接合体、該電解質膜または該膜−電極接合体を用いた燃料電池、およびこれらの製造方法。 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |