CN202150515U - 用于350℃燃料电池的质子交换膜 - Google Patents

用于350℃燃料电池的质子交换膜 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种用于350℃燃料电池的质子交换膜，包括具有多个孔隙的基膜，在所述孔隙内填充有具有多金属氧酸盐。本实用新型中的质子交换膜由于工作在350℃，因此，可直接使用氢气、烃类(甲烷)、甲(乙)醇等廉价燃料，使燃料选择多样性；还可用廉价的镍催化剂，从而降低了成本；在此温度下，可以使用不锈钢做双极板，从而避免了低温燃料电池的酸碱电解质或熔盐电解质的腐蚀及封接问题，既解决了对双极板的耐腐蚀性的问题，同时又不像高温固体氧化物那样必须使用耐高温的陶瓷，因此，进一步降低了成本；最后，无机固体物电解质为质子传导材料可以克服目前聚合物为质子传导材料的降解问题，使燃料电池的寿命大幅度提高。

Description

用于350℃燃料电池的质子交换膜
技术领域
本实用新型涉及一种质子交换膜，特别涉及一种用于350℃燃料电池的质子交换膜。
背景技术
燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，具有发电效率高、环境污染少等优点，其以优异的性能以及对环境很少的污染等特性被称为是第四代发电技术，近十几年以来以欧美为首的各国政府、各大汽车公司以及研究机构都投入巨资来探索与实践燃料电池的商业化应用，掀起了燃料电池商业化的研发热潮。
全球燃料电池的发展目前陷入了困境。从现在的技术状态与存在的问题来看，普遍认为寿命与成本是困扰其商业化的瓶颈，而材料问题是燃料电池寿命与成本的核心问题。只有对材料进行根本性的变革，才可能会带来燃料电池寿命的大幅度提高。此外，成本也是制约燃料电池商业化的瓶颈之一。
然而，现有技术中的燃料电池用复合性阴离子交换膜存在工作温度低的问题，由于目前氢气贮存问题还没有得到解决，因此，不适用于可以用其他廉价燃料来代替氢气；此外，在较底的温度下，必须使用铂金属作催化剂，因此，成本较高；进一步，低温燃料电池存在酸碱电解质或熔盐电解质的腐蚀及封接问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种结构简单、成本低、性能好的用于350℃燃料电池的质子交换膜。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于350℃燃料电池的质子交换膜，其特征在于，包括基膜，所述基膜包括多个填充有多金属氧酸盐的孔隙。
进一步，所述基膜的孔隙率大于70％。
进一步，所述基膜为石棉微孔膜、或石墨膜微孔膜、或碳纤维微孔膜、或偏铝酸锂微孔膜、或聚四氟乙烯微孔膜、或聚酰亚胺微孔膜。
本实用新型中的质子交换膜由于工作在350℃，因此，可直接使用氢气、烃类(甲烷)、甲(乙)醇等廉价燃料，使燃料选择多样性；还可用廉价的镍催化剂，从而降低了成本；在此温度下，可以使用不锈钢做双极板，从而避免了低温燃料电池的酸碱电解质或熔盐电解质的腐蚀及封接问题，既解决了对双极板的耐腐蚀性的问题，同时又不像高温固体氧化物那样必须使用耐高温的陶瓷，因此，进一步降低了成本；最后，无机固体物电解质为质子传导材料可以克服目前聚合物为质子传导材料的降解问题，使燃料电池的寿命大幅度提高。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型中的所述用于350℃燃料电池的质子交换膜包括基膜1，所述基膜1包括多个填充有多金属氧酸盐的孔隙2。
优选地，所述基膜1的孔隙率大于70％。
优选地，所述基膜1为石棉微孔膜、或石墨膜微孔膜、或碳纤维微孔膜、或偏铝酸锂微孔膜、或聚四氟乙烯微孔膜、或聚酰亚胺微孔膜。
优选地，可以将一定量的磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸等一种或多种杂多酸溶于水或者醇等形成第一溶液；然后将正硅酸乙酯、正钛酸异丙酯等含硅、钛化合物一种或多种溶于醇或者其他有机溶剂中从而形成第二溶液；接着，将一块孔隙率大于70％的微孔膜，例如该微孔膜可以是石棉微孔膜、或石墨膜微孔膜、或碳纤维微孔膜、或偏铝酸锂微孔膜、或聚四氟乙烯微孔膜、或聚酰亚胺微孔膜、或聚四氟乙烯膜，展开固定后平放在平板上，然后加入少量有机溶剂将其完全浸润；然后，将上述第一溶液或者第二溶液滴加到微孔膜的膜孔里，使微孔膜完全浸在溶液中，然后在一定温度下蒸发至溶液固体析出，从而形成第一膜；然后，将第一膜完全浸在第二溶液或第一溶液中，蒸发至溶液固体析出，得到第二膜；接着，将第二膜按照上述操作步骤重复操作数次，使其膜孔内充满含杂多酸和硅或钛的固体物，从而得到第三膜；最后，将第三膜完全浸泡在磷酸或者多聚磷酸溶液中，然后取出，并除去微孔膜表面的磷酸或者多聚磷酸溶液，并在200-500度下加热，待膜干燥后，取出重复操作数次，使膜孔内含杂多酸和硅或钛的的固体物与磷酸或者多聚磷酸充分反应，于是得到目标产物。
下面通过几个实施例说明该质子交换膜的制备过程：
第一实施例：
1.将5克磷钨酸溶于10ml水形成第一溶液。
2.将5克正硅酸乙酯溶于乙醇形成第二溶液。
3.将一块孔隙率大于70％的聚四氟乙烯微孔膜伸开固定，平放在玻璃板上，并加入少量乙醇将其完全浸润。
4.将第一溶液滴加到聚四氟乙烯微孔膜的膜孔里，使聚四氟乙烯微孔膜完全浸在溶液中，在一定温度下蒸发至溶液固体析出，从而形成第一膜。
5.将第一膜完全浸在第二溶液中，蒸发至溶液固体析出，从而得到第二膜。
6.将第二膜按步骤4，5进行重复操作数次使孔径内充满含杂多酸和硅的固体物，从而得到第三膜。
7.将第三膜完全浸泡在磷酸溶液中，然后取出并除去膜表面的磷酸；接着在300-400度下加热，待膜干燥后，取出重复操作数次，使膜孔内含杂多酸和硅的固体物与磷酸充分反应，从而得到目标产物。
第二实施例：
1.将10克磷钼酸溶于10ml乙醇形成第一溶液。
2.将10克正硅酸乙酯溶于乙醇形成第二溶液。
3.将一块孔隙率大于70％的石棉微孔膜伸开固定，并平放在玻璃板上，加入少量乙醇将其完全浸润。
4.将溶液1滴加到石棉微孔膜孔里，使石棉微孔膜完全浸在溶液中，在一定温度下蒸发至溶液固体析出，从而形成第一膜。
5.将第一膜完全浸在第二溶液中，蒸发至溶液固体析出，从而得到第二膜。
6.将第二膜按步骤4，5进行重复操作数次使膜孔内充满含杂多酸和硅的固体物，从而得到第三膜。
7.将第三膜完全浸泡在磷酸溶液中，之后取出，并除去膜表面的磷酸；然后在300-400度下加热，待膜干燥后，取出重复操作数次，使膜孔内含杂多酸和硅的固体物与磷酸充分反应，然后得到目标产物。
本实用新型中的所述质子交换膜的拉伸强度可达1MPa以上，离子电导率可达0.1S/cm，可用于用于聚合物电解质膜燃料电池，其单电池开路电压大于0.7V、电池内阻小于1欧姆/cm2。
本实用新型中的质子交换膜由于工作在350℃，因此，可直接使用氢气、烃类(甲烷)、甲(乙)醇等廉价燃料，使燃料选择多样性；还可用廉价的镍催化剂，从而降低了成本；在此温度下，可以使用不锈钢做双极板，从而避免了低温燃料电池的酸碱电解质或熔盐电解质的腐蚀及封接问题，既解决了对双极板的耐腐蚀性的问题，同时又不像高温固体氧化物那样必须使用耐高温的陶瓷，因此，进一步降低了成本；最后，无机固体物电解质为质子传导材料可以克服目前聚合物为质子传导材料的降解问题，使燃料电池的寿命大幅度提高。

Claims (3)

1.一种用于350℃燃料电池的质子交换膜，其特征在于，包括基膜，所述基膜包括多个填充有多金属氧酸盐的孔隙。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜，其特征在于，所述基膜的孔隙率大于70％。
3.如权利要求1或2所述的质子交换膜，其特征在于：所述基膜为石棉微孔膜、或石墨膜微孔膜、或碳纤维微孔膜、或偏铝酸锂微孔膜、或聚四氟乙烯微孔膜、或聚酰亚胺微孔膜。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10766004B2 (en) 2013-12-30 2020-09-08 3M Innovative Properties Company Composite membranes and methods of use
US10478778B2 (en) 2015-07-01 2019-11-19 3M Innovative Properties Company Composite membranes with improved performance and/or durability and methods of use
US10618008B2 (en) 2015-07-01 2020-04-14 3M Innovative Properties Company Polymeric ionomer separation membranes and methods of use
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