SE530389C2 - Protonledande membran för en bränslecell eller en på bränslecellteknik baserad reaktor samt förfarande för framställning av membranet - Google Patents
Protonledande membran för en bränslecell eller en på bränslecellteknik baserad reaktor samt förfarande för framställning av membranetInfo
- Publication number
- SE530389C2 SE530389C2 SE0602128A SE0602128A SE530389C2 SE 530389 C2 SE530389 C2 SE 530389C2 SE 0602128 A SE0602128 A SE 0602128A SE 0602128 A SE0602128 A SE 0602128A SE 530389 C2 SE530389 C2 SE 530389C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- membrane
- fuel cell
- cathode
- sulfonic acid
- anode
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 85
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 49
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 15
- RJWBTWIBUIGANW-UHFFFAOYSA-N 4-chlorobenzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=C(Cl)C=C1 RJWBTWIBUIGANW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 7
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 7
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical group [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims description 3
- 239000004160 Ammonium persulphate Substances 0.000 claims description 2
- 235000019395 ammonium persulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 63
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000003460 sulfonic acids Chemical class 0.000 description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- KEQGZUUPPQEDPF-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-5,5-dimethylimidazolidine-2,4-dione Chemical compound CC1(C)N(Cl)C(=O)N(Cl)C1=O KEQGZUUPPQEDPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- XTHPWXDJESJLNJ-UHFFFAOYSA-N chlorosulfonic acid Substances OS(Cl)(=O)=O XTHPWXDJESJLNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 2
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- VTIIJXUACCWYHX-UHFFFAOYSA-L disodium;carboxylatooxy carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)OOC([O-])=O VTIIJXUACCWYHX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229940045872 sodium percarbonate Drugs 0.000 description 2
- FOTNEEVHXTXVFX-UHFFFAOYSA-M sodium;benzenecarboperoxoate Chemical compound [Na+].[O-]OC(=O)C1=CC=CC=C1 FOTNEEVHXTXVFX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- WHOZNOZYMBRCBL-OUKQBFOZSA-N (2E)-2-Tetradecenal Chemical compound CCCCCCCCCCC\C=C\C=O WHOZNOZYMBRCBL-OUKQBFOZSA-N 0.000 description 1
- CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1C=C CHRJZRDFSQHIFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000031481 Pathologic Constriction Diseases 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N methanol;hydrate Chemical compound O.OC GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229940044654 phenolsulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 229920000172 poly(styrenesulfonic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229940005642 polystyrene sulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
- C08J5/2206—Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
- C08J5/2218—Synthetic macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
- C08J5/2206—Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
- C08J5/2218—Synthetic macromolecular compounds
- C08J5/2231—Synthetic macromolecular compounds based on macromolecular compounds obtained by reactions involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
- C08J5/2243—Synthetic macromolecular compounds based on macromolecular compounds obtained by reactions involving unsaturated carbon-to-carbon bonds obtained by introduction of active groups capable of ion-exchange into compounds of the type C08J5/2231
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/0263—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant having meandering or serpentine paths
-
- 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
- H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
- H01M8/1011—Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
-
- 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
- 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
- H01M8/1023—Polymeric electrolyte materials characterised by the chemical structure of the main chain of the ion-conducting polymer having only carbon, e.g. polyarylenes, polystyrenes or polybutadiene-styrenes
-
- 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
- H01M8/1069—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes
- H01M8/1072—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes by chemical reactions, e.g. insitu polymerisation or insitu crosslinking
-
- 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
- H01M8/1069—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes
- H01M8/1081—Polymeric electrolyte materials characterised by the manufacturing processes starting from solutions, dispersions or slurries exclusively of polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2333/24—Homopolymers or copolymers of amides or imides
- C08J2333/26—Homopolymers or copolymers of acrylamide or methacrylamide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
- H01M4/881—Electrolytic membranes
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Description
l5 530 389 konstrueras för en rad olika stationära eller mobila/portabla tillämpningar. Vidare är bränsleceller av DMFC-typ miljövänliga, endast vatten och koldioxid släpps ut, det bildas inga svavel- och kväveoxider.
Vid den i ovannämnda publikation beskrivna bränslecellen består anoden och katoden av grafit och båda är på sin ena yta försedda med ett kanalsystem eller dylikt, vid anoden för tillförsel av en vätskeformi g metanol-vattenblandning och vid katoden för tillförsel av syre, rent eller luftsyre. Mellan anoden och katoden finns ett protonledande membran och mellan membranet och anoden respektive katoden finns vad som kallas ett gasdiffusionslager. Vidare bär gasditfusionslagren eller membranet på anodsidan en katalysator av Pt och Ru och på katodsidan en katalysator av bara Pt. Gasdifftisions- lagren består av kolväv eller kolpapper. På anodsidan tar gasdiffusionslagret emot den C02 som bildats vid oxidationen av metanolen på anodkatalysatom och låter den diffundera uppåt till en övre ändyta där COg-bubblor bildas. På katodsidan går den tillförda syrgasen igenom gasdiffusionslagret och reagerar med elektroner och genom membranet passerande protoner till bildning av vatten. I likhet med membran för andra bränsleceller som drivs med direkt metanol består membranet här av NañonTM, en sulfonerad polymer av PTFE-typ. Katalysatorema anbringas på gasdiffilsionslagren eller på membranet i form av ett bläck av ett organiskt lösningsmedel, finfördelade katalysatorpartiklar och en lösning av NafionTM, varefter lösningsmedlet får avdunsta.
Ett nätverk av NafionTM anges vara nödvändigt för effektiv transport av protoner till membranet. Vidare används de sålunda preparerade gasdiffusionslagren som elektroder.
Det har emellertid visat sig att NafionTM inte har önskad beständighet mot metanol utan börjar lösas upp redan när det exponeras för 2 molar (ca 6 %) metanol. Vid kända bränsleceller av DMFC-typ har dessutom effekttätheten varit för låg, beroende på den långsamrna elektrokemiska oxidationen av metanol vid anoden och att metanol kunnat vandra igenom PEM-membranet (Polymer Electrolyte Membrane) till katoden, där metanolen oxiderats. Detta innebär inte bara en förlust av bränsle utan även att den vid katoden använda katalysatorn av platina förgiftas av bildad kolrnonoxid med åtföljande sänkning av verkningsgraden. Reaktionemas komplexitet har gjort det svårt att få ett tillfredsställande utbyte.
I US-Bl 6 444 343 (Prakash et al.) görs en genomgång av ett flertal olika PEM- membran med början redan 1959, då det föreslogs att för H2/O2-bränsleceller tillverka sådana membran genom kondensation av fenolsulfonsyra och forrnaldehyd. För membran i sådana bränsleceller kunde också partiellt sulfonerad polystyren användas, 5301 389 och även tillverkas från en tvärbunden styren-divinylbensen med inert fluorkolmatris, följd av sulfonering, eller från homopolymerer av u,ß,ß-trifluorostyrensulfonsyra Med hänsyn till angivna nackdelar hos dessa material, särskilt vid användning i bränsleceller av DMFC-typ, föreslås i '343 att tillverka membranet av tvärbunden polystyrensulfonsyra i en inert matris av polyvinylidenfluorid.
KORT REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett protonledande membran, som i DMFC-celler inte angrips av reaktantema och som är i huvudsak ogenomsläppligt för andrajoner än protoner/hydroxoniumjoner.
Vid det inledningsvis angivna membranet uppnås detta genom att membranßt i enlighet med uppfinningen består av sulfonsyramodifierad polyakrylamid. Ett Sådant membran angrips inte av reaktanterna i DMFC-celler, och sulfonsyror har lågt pKa, som medger translation av protoner/hydroxoniurnj oner genom gelen, medan andra joner passage av andra joner i huvudsak hindras.
Alla sulfonsyror som kan kopplas till arnidkväve kan användas, men exempelvis l-klor- tetrafluoroetylensulfonsyra ställer sig dyrbar, och klorsulfonsyra kan bilda en icke helt stabil produkt. Därför utgörs sulfonsyran av p-klorobensensulfonsyra.
Vidare uppnås det ovan angivna ändamålet vid förfarandet för framställning av ett protonledande membran av sulfonsyrarnodifierad polymer för en bränslecell eller en på bränslecellteknik baserad reaktor genom att i enlighet med uppfinningen akrylamid törsättes med p-klorobensensulfonsyra i vatten och värms till kokning under omrörning, varpå lösningen får svalna långsamt, en tvärbindare som ger en stabil rymdstruktur i den slutliga polymeren tillsätts när lösningen uppnått rumstemperatur, sj älva polymerisationen initieras genom tillsats av en hårdare, och den erhållna blandningen gjuts till ett membran innan blandningen härdat. Den p-klorobensensulfonsyra- modifierade polyakrylamiden löser problemet med att högre metanolhalter kan angripa membran av andra polymera material samt att metanol tenderar att vandra igenom membranet och därmed sänka cellens verkningsgrad. Finns det vätska på andra sidan om membranet, kan den spontana diffusionen av metanol igenom membranet av den närrmda modifierade polyakrylamiden nästan helt elimineras, varför denna typ av membran passar särskilt väl i celler med vätska i båda cellhalvorna. Vidare är akrylamid billig i inköp. 530 389 Företrädesvis används som tvärbindare N,N”-rnetylenbisakrylainid tillsammans med N,N,N°,N”-tetrametylendiarnin, som ger en stabil rymdstruktur i den slutliga polymeren, och som den härdare som initierar själva polymerisationen används ett peroxosalt, såsom exempelvis natriumperkarbonat, natriumperbensoat etc., men företrädesvis arnmoniumpersulfat.
Efter tillsats av härdare gjuts blandningen till ett membran, företrädesvis på plats i bränslecellen eller i den på bränsleeellteknik baserade reaktorn. Gjutningen som alltså kan göras in situ i cellen är klar på kort tid, ca 40 sekimder. I jämförelse med separat framställda membran som byggs in i en bränslecell eller reaktor, ger denna utförings- form bättre tätning samt eliminerar risk för skador på det tunna membranet vid monteringen, och katalysatorn ”kryper” in i membranväggen på ett bättre sätt än vid pressning.
KORTFATTAD BESKRIVNING AV DE BIFOGADE RITNINGARNA I det följ ande kommer uppfinningen att beskrivas närmare med hänvisning till föredragna utföringsfonner och de bifogade ritningarna.
Fig. 1 är ett principiellt flödesschema som visar en bränslecellenhet av DMFC-typ, i vilken vätskeforrnig metanol oxideras stegvis i bränsleceller till koldioxid och vatten.
Fig. 2 är en tvärsnittsvy av bränslecellenheten enligt figur 1 och visar ett föredraget arrangemang av elektroder, mellanliggande membran och flödeskanaler.
F ig. 3-4 är planvyer av olika några flödesmönster som reaktantema kan ledas i inuti varje cell.
Fig. 5 är en förenklad tvärsnittsvy av en cell som är förberedd för gjutning av ett protonledande membran mellan elektroderna.
DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I den bränslecellenhet av DMFC-typ som visas i det principiella flödesschemat i figur l, oxideras vätskeformig metanol stegvis i bränsleceller till koldioxid och vatten. Den visade bränslecellenheten innefattar tre flödesmässigt seriekopplade bränsleceller 1, 2 och 3 för genomförande av den stegvisa oxidationen i tre separata steg. Varje bränsle- cell innefattar en anod 11, en katod 12 och ett dem åtskilj ande, mellanliggande 530 389 membran 13. På anodsidan oxideras i det första steget 1 metanol till fonnaldehyd, i det andra steget 2 oxideras den erhållna formaldehyden till myrsyra, och i det tredje steget 3 oxideras den erhållna myrsyran till koldioxid. På katodsidan reduceras i varje steg 1-3 nytilltörd väteperoxid till vatten. Tillförseln av oxidant till de olika stegen regleras lämpligen så, att reaktionerna på anod- och katodsidan är i stökiometrisk balans med varandra i varje enskilt steg. Därigenom kan reaktionema säkrare renodlas och styras så att utbytet ökas.
De tre bränslecellema 1, 2 och 3 är också elektriskt seriekopplade. Två elektroner går från anoden 111 i steg ett via en belastning 15, visad som en glödlampa, till katoden 123 i steg tre, två elektroner från anoden 113 i steg tre går till katoden 122 i steg två, och två elektroner från anoden 112 i steg två går till katoden 121 i steg ett. I alla tre cellerna 1, 2 och 3 går bildade protoner/hydroxoniumjoner från anoden 11, genom membranet 13 till katoden 12.
Figur 2 är en tvärsnittsvy av bränslecellenheten enligt figur 1 och visar ett föredraget arrangemang av elektroder 11, 12, mellanliggande membran 13 och flödeskanaler 16.
Anoderna 11, katoderna 12 och membranen 13 utgörs av mot varandra fästa tunna plattor eller skivor för bildning av ett paket eller en stapel. I konventionella bränslecellenheter kan samrnanfogningen ske mekaniskt, exempelvis med icke visade dragstänger, eller alternativt används icke visade fogar av ett lämpligt lim, exempelvis av silikontyp, för att hålla samman plattorna/skivorna mot varandra. Mellan membranet 13 och anoden 11 och mellan membranet 13 och katoden 12 är en ytstruktur 16 anordnad, som ger en optimerad vätskeströmning över i huvudsak hela plattsidan. De i figur 1 visade flödesledningarna mellan de enskilda bränslecellerna 1, 2 och 3 utgörs av flödesfórbindelser som är utformade i plattpaketet/-stapeln, men som också i figur 2 visas som exteriört belägna.
Enligt uppfinningen består membranet 13 av sulfonsyramodifierad polyakrylarnid som medger vandring av protoner/hydroxoniumjoner från den ena sidan av membranet 13 till den andra. Sulfonsyramodifieringen av polyakrylarniden förstör inte i någon nämnvärd omfattning stabiliteten i polymeren, den klarar angrepp från många lösningsmedel och även väteperoxid. Också elektriskt har materialet goda egenskaper, såsom hög resistens (gentemot elektroner), hög protonperrneabilitet och det klarar höga spänningar. Sulfonsyror har lågt pKa, som medger translation av protoner/hydroxoniumj oner genom gelen, medan passage av andra joner i huvudsak hindras. Genom sulfonsyramodifieringen erhålles således ett protonledande membran, l5 530 389 som i celler av DMFC-typ inte angrips av reaktanterna och som är i huvudsak ogenom- släppligt för andra joner än protoner/hydroxoniuinj oner.
Alla sulfonsyror som kan kopplas till amidkväve kan användas, men företrädesvis utgörs sulfonsyran av p-klorobensensulfonsyra. Exempelvis l-klor- tetrafluoroetylensulfonsyra ställer sig dyrbar, och klorsulfonsyra kan bilda en icke helt stabil produkt. Vidare hindrar den sulfonsyramodifierade polyakrylamidfin i SïOIï SGÜ passage av andra joner och molekyler, exempelvis metanol, och är ej elektriskt ledande, varför elektroner ej kan passera från katoden 12 igenom membranet 13 och till anoden 11. Någon nämnvärd metanolvandring från anoden 11 till katoden 12 kan således ej ske, varför det inte uppstår någon av metanolvandring orsakad nämnvärd bränsleförlust och inte heller någon kolmonoxidutveckling vid katoden 12, vilket kunde sätta ner effekten av där eventuellt använd platinakatalysator.
Vid den i figur 2 visade föredragna utföringsformen har anoden 11 och katoden 12 en tjocklek av mindre än 1 mm och membranet 13 en tjocklek av mindre än 5 mm, företrädesvis av storleksordningen 3 mm. Anoden 11 och katoden 12 har en plan sida, och den nämnda ytstrukturen 16, som ger en optimerad vätskeströmning över i huvudsak hela plattsidan, är anordnad på anoden 11 och katoden 12, medan det mellanliggande membranet 13 har båda sidor plana. Den plana sidan på katoden 121 i cell 1 i den i figur 1 visade bränslecellenheten är då i anliggningskontakt med den plana sidan på anoden 112 i cell 2, osv. Katoden 12, i cell 1 och anoden 112 i cell 2, osv. kan självfallet utgöras av en enda platta, som om så önskas kan vara försedd med ytstrtiktiiren 16 på den ena eller på båda sidorna.
Anoden 11 och katoden 12 utgörs lämpligen av tunna metallplåtar av elektriskt ledande och mot reaktanterna beständigt material, exempelvis rostfritt stål, med en tjocklek från i storleksordningen 0,6 mm ned till 0,1 mm, företrädesvis 0,3 mm. Ytstrukturen i anoden ll och katoden 12 kan utgöras av kanaler 16 med vågfonnigt tvärsnitt.
Kanalerna 16 har lämpligen en bredd i storleksordningen 2 mm upp till 3 mm och ett djup från i storleksordningen 0,5 mm ner till 0,05 mm. Ytstrukturen 16 i anod- och katodplåtama 11, 12 framställs företrädesvis genom adiabatisk formning, också kallad höghastighetsfonnriing (eng. ”High Impact Fonning”). Ett exempel på sådan formning visas i US-B2-6 821 471.
Mellan anoden 11 och membranet 13 samt mellan katoden 12 och membranet 13 finns det en turm, porös katalysatorbärare 14, företrädesvis i form av en kolfiberfilt, i vilken 530 389 den för den önskade reaktionen i cellen anpassade katalysatom är anbragt. På så vis underlättas uppbyggnaden av en kompakt stapel av bränsleceller 1, 2, 3 med elektroder 11, 12 av samma tunna skivfonri med en plan sida och en ytstrukturerad sida, varigenom en hög effekttäthet kan uppnås.
Figurema 3 och 4 visar några olika ytstriikturer eller flödesmönster, som ger en optimerad vätskeströmníng över i huvudsak hela plattsidan. I figur 3 har parallella kanaler 16 upprepat brutits igenom i sidled, så att hela ytstrukturen utgörs av i ett rutmönster ordnade klackar, som bildarett gallerforrnígt mönster av kanaler 16.
Slutligen visar figur 4 att också meanderformigt löpande parallella kanaler 16 kan användas. I samtliga fall med olika möjliga strömningsvägar bör man eftersträva att de blir lika långa från inlopp till utlopp.
Om så önskas kan membranet på känt sätt gjutas till ett ark eller en skiva med plana sidor, men man kan också gjuta membranet 13 i en form, som förser den ena eller båda sidoma med en ytstruktur 16, som motsvarar den som beskrivits ovan för elektrodema 11, 12. I båda fallen monteras membranet i cellen efter gjutningen. Ett på detta sätt framställt membran löper dock risk att skadas vid monteringen i cellen, och det uppstår även lätt problem med tätningen mot elektroderna.
I en föredragen utföringsform av uppfmningen framställs membranet 13 därför genom gjutning på plats mellan anoden 11 och katoden 12 i cellen. Detta visas mera i detalj i figur 5, som är en tvärsnittsvy av en cell i en bränslecellenhet, som förberetts för gjutning av membranet 13 på plats mellan anoden 11 och katoden 12. För att bättre åskådliggöra uppfinningen har elektroderna 11, 12 och det mellanliggande utrymmet för det membran 13 som ska gjutas ritats med starkt överdriven tjocklek. I den visade cellen i bränslecellenheten är de två elektroderna 11, 12 på sin mot varandra och mot utrymmet för membranet vettande sida försedda med ytstrtiktur 16 i form av kanaler.
Mot den med ytstrtiktiir 16 försedda sidan av båda elektroderna 11, 12 anligger den porösa katalysatorbäraren 14, företrädesvis i forrn av en kolfiberfilt, i vilken en katalysator, som är optimerad för den önskade reaktionen i cellen, är anbragt.
Mellan och i tätande kontakt med anoden ll och katoden 12 i varje cell är en uppåt öppen, i huvudsak U~formig distansram 17 anordnad, vilken har en tjocklek som definierar tjockleken på det membran 13 som ska gjutas på plats i cellen. Materialet i distansramen 17 kan väljas bland en rad olika material, men företrädesvis används polyakrylat. Den stapel 11, 12 av elektroder och distansramar 17 som bildar grunden 530 389 till bränslecellenheten kan hållas samman genom limning, men vid den i figur 5 visade uttöringsforrnen används fyra genomgående bultar 18 (varav två visas), en i varje hörn av elektrodplattorna. Mellan de två katalysatorbärama 14 i en cell bildas det alltså ett i sidled och djupled av distansramen 17 avgränsat, uppåt öppet utrymme, i vilken membranet 13 ska gjutas.
För framställning av membranet 13 försättes akrylamid med sulfonsyra varefter tvärbindare tillförs, sj älva polymerisationen initieras genom tillsats av en härdare, och den erhållna blandningen gjuts till ett membran på plats i det uppåt öppna utrymmet mellan anoden och katoden 11, 12.
Sulfonsyror har lågt pKa, som medger translation av protoner/hydroxoniumj oner genom gelen, medan passage av andra joner i huvudsak hindras. Alla sulfonsyror som kan kopplas till aniidkväve kan användas, men företrädesvis utgörs sulfonsyran av p-klorobensensulfonsyra. Exempelvis 1-klor-tetrafluoroetylensulfonsyra ställer sig dyrbar, och klorsulfonsyra kan bilda en icke helt stabil produkt.
Företrädesvis innefattar framställningstörfarandet att som sulfonsyra används p-klorbensensulfonsyra, akrylamiden försättes med p-klorobensensulfonsyran i vatten och värms till kokning under omrörning, varpå lösningen får svalna långsamt, och tvärbindaren tillsätts när lösningen uppnått rumstemperatur. Tvärbindaren kan också tillsättas tidigare, om så önskas. Den p-klorbensensulfonsyramodifierade polyakrylamiden löser problemet med att högre metanolhalter kan angripa membran av andra polymera material samt att metanol tenderar att vandra igenom membranet och därmed sänka cellens verkningsgrad. Finns det vätska på andra sidan om membranet, såsom i celler av DMFC-typ, kan den spontana diffusionen av metanol igenom membranet av den nämnda rnodifierade polyakiylarniden nästan helt elimineras, varför denna typ av membran passar särskilt väl i celler med vätska i båda cellhalvoma.
Vidare är akrylarnid billig i inköp.
Som tvärbindare används företrädesvis N,N”-metylenbisakrylarnid tillsammans med N,N,N°,N°-tetrametylendiarnim som ger en stabil rymdstruktur i den slutliga polymßffin, och som den hårdare som initierar sj älva polymerisationen används ett peroxosalt, såsom exempelvis natriumperkarbonat, natriumperbensoat etc., men företrädesvis arnmoniurnpersulfat. 530 389 Efter tillsats av hårdare giuts blandningen till ett membran, företrädesvis på plats i bränslecellen eller i den på bränslecellteknik baserade reaktorn. Gjutningen som alltså kan göras in situ i cellen är klar på kort tid, ca 40 sekunder. I järnförelse med prefabricerade membran som byggs in i en bränslecell eller reaktor, ger denna utföringsform bättre tätning samt eliminerar risken för skador på det tunna membranet vid monteringen, och katalysatorn ”kryper” in i membranväggen på ett bättre sätt än vid pressning.
Optimering av katalysatorerna för den i figur l visade metanoldrivna bränslecellenheten ger exempelvis som resultat att den närrmda första katalysatorn kan utgöras av 60-94 % Ag, 5-30 % Te och/eller Ru, samt 1-10 % Pt ensamt eller tillsammans med Au och/eller TiOz, företrädesvis i förhållandena ca 90:9:1 för reaktionen CHgOH <- HCHO + 2 H* + 2 e' av SiOg och TiOz tillsammans med Ag för reaktionen HCHO + H20 <-+ HCOOH + 2 H* + 2 e' och av Ag ensamt eller tillsammans med TiOz och/eller Te för reaktionen HCOOH f» C02 + 2 H+ + 2 e' Den nämnda andra katalysatorn utgörs då exempelvis av kolpulver (kirnrök, eng. ”carbon black”), antrakinon samt Ag och fenolharts för reaktionen H2O2+2H++2e'<->2H2O Som nämnts ovan utgörs den optimerade katalysatom för det andra steget lämpligen av slÛg, TlÛg OClfl Ag.
Antrakinon (CAS-nr 84-65-1) är ett kristallint pulver med en smältpurikt av 286 °C, som är olösligt i vatten och alkohol men lösligt i nitrobensen och anilin. Katalysatom kan framställas genom att kolpulver (kirnrök, eng. ”carbon black”), antrakinon och silver blandas med exempelvis fenolharts och giuts och får stelna. Den gjutna produkten lossas sedan från underlaget, krossas och finmals, varefter det erhållna pulvret slarnrnas upp i ett lämpligt lösningsmedel, anbringas på önskad plats och lösningsmedlet får avdunsta.
Exempel 8 g akrylamid försattes med 2 g p-klorobensensulfonsyra (p-CBSA) i 80 ml vatten och värmdes på en el-platta till kokning under omröring, varpå lösningen fick svalna långsamt på plattan. Härvid bildades en kopplingsprodukt mellan akrylamiden och p-CBSA via amidkvävet i akrylamiden, och det bildades även HCl som gasades bort (a) (b) (O) (d) 530 389 under kokningen. När lösningen var rumstempererad tillsattes en tvärbindare, i detta fall 2 g N,N°-metylenbisakrylarnid tillsammans med 0,5 ml N,N,N'Nïtetrametylendiamin, som gav en stabil struktur i den slutliga polymeren. För gjutning av ett membran togs en fjärdedel av den erhållna produkten ut, och själva polymerisationen initierades med ett peroxosalt, i detta fall ammoniurnpersulfat, varav en spateludd var tillräckligt.
Polymerisationen startade efter 40 sekunder, så det fanns gott om tid att överföra produkten till den redan fárdigmonterade bränslecellen, där gjutningen av membranen skedde i stående position. De gjutna membranen i bränslecellen visade sig ge en oklanderlig tätning. Vidare visade det sig att katalysatom ”kröp” in i membranväggen på ett bättre sätt än vid pressning, och några skador i membranet förekom ej.
I en bränslecell av DMFC-typ fungerade det platsgjutna membranet utmärkt.
Membranet löstes ej av metanol, effekttätheten var hög, och förlust av bränsle genom vandring av metanol genom membranet var inget problem, varför verkningsgraden behölls på en hög nivå och utbytet var tillfredsställande.
Ehuru uppfinningen ovan beskrivits med hänvisning till en föredragen och på ritningama visad utföringsfonn är det klart att en fackman lätt och utan uppfinnings- arbete kan tänka sig ett flertal modifikationer av uppfinningen inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan en lämplig katalysator, om så önskas, föras in i membranmaterialet före gjutningen, och vid användning av ett prefabricerat ark- eller skivformigt membran kan detta vara försett med strömningskanaler eller motsvarande ytstruktur på den ena eller båda sidorna.
Claims (7)
1. Protonledande membran for en bränslecell eller en på bränslecellteknik baserad reaktor, vilket membran (13) består av en tunn skiva av sulfonsyramodifierad polyakrylarnid, som medger vandring av protoner/hydroxoniumjoner från den ena membransidan till den andra, k ä n n e t e c k n at a v att sulfonsyran är p-klorobensensulfonsyra.
2. Membran enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at a v att membranet (13) av sulfonsyramodifierad polyakrylamid är gjutet på plats i bränslecellen eller den på bränslecellteknik baserade reaktorn.
3. Förfarande för framställning av ett protonledande membran (13) av sulfonsyramodifierad polymer fór en bränslecell eller en på bränslecellteknik baserad reaktor, kännetecknat av att - akrylamid försättes med p-klorobensensulfonsyra i vatten och värms till kokning under omrörning, varpå lösningen får svalna långsamt, - en tvärbindare som ger en stabil rymdstruktur i den slutliga polymeren tillsätts när lösningen uppnått rumstemperatur, - själva polymerisationen initieras genom tillsats av en hårdare, och - den erhållna blandningen gjuts till ett membran (13) innan blandningen härdat.
4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n at a v att som tvärbindare används N,N”-metylenbisakrylarnid tillsammans med N,N,N”Nïtetrametylendiamin.
5. Förfarande enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n at a v att som hårdare används ett peroxosalt.
6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t a v att peroxosaltet är ammoniumpersulfat.
7. Förfarande enligt något av kraven 3-6, k ä n n e t e c k n at a v att blandningen efter tillsats av hårdare gjuts till ett membran (13) på plats mellan en anod (11) och en katod (12) i bränslecellen eller den på bränslecellteknik baserade reaktorn.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0602128A SE530389C2 (sv) | 2006-10-06 | 2006-10-06 | Protonledande membran för en bränslecell eller en på bränslecellteknik baserad reaktor samt förfarande för framställning av membranet |
CNA2007800374173A CN101589501A (zh) | 2006-10-06 | 2007-09-11 | 用于燃料电池或基于燃料电池技术的反应器的质子传导膜及制造该膜的方法 |
PCT/SE2007/050639 WO2008041923A1 (en) | 2006-10-06 | 2007-09-11 | A proton conductive membrane for a fuel cell or a reactor based on fuel cell technology and a method for making the membrane |
JP2009531352A JP2010506358A (ja) | 2006-10-06 | 2007-09-11 | 燃料電池又は燃料電池技術に基づく反応器用プロトン伝導膜及び該膜を製造する方法 |
EP07808876A EP2070149A4 (en) | 2006-10-06 | 2007-09-11 | PROTON CONDUCTIVE MEMBRANE FOR FUEL CELL OR REACTOR DERIVED FROM FUEL CELL TECHNOLOGY, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE MEMBRANE |
TW097104532A TW200935645A (en) | 2006-10-06 | 2008-02-05 | A proton conductive membrane for a fuel cell or a reactor based on fuel cell technology and a method for making the membrane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0602128A SE530389C2 (sv) | 2006-10-06 | 2006-10-06 | Protonledande membran för en bränslecell eller en på bränslecellteknik baserad reaktor samt förfarande för framställning av membranet |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0602128L SE0602128L (sv) | 2008-04-07 |
SE530389C2 true SE530389C2 (sv) | 2008-05-20 |
Family
ID=39268697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0602128A SE530389C2 (sv) | 2006-10-06 | 2006-10-06 | Protonledande membran för en bränslecell eller en på bränslecellteknik baserad reaktor samt förfarande för framställning av membranet |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2070149A4 (sv) |
JP (1) | JP2010506358A (sv) |
CN (1) | CN101589501A (sv) |
SE (1) | SE530389C2 (sv) |
TW (1) | TW200935645A (sv) |
WO (1) | WO2008041923A1 (sv) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6444343B1 (en) * | 1996-11-18 | 2002-09-03 | University Of Southern California | Polymer electrolyte membranes for use in fuel cells |
US7361729B2 (en) * | 2000-09-20 | 2008-04-22 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Ion-conducting sulfonated polymeric materials |
US6503378B1 (en) * | 2001-04-23 | 2003-01-07 | Motorola, Inc. | Polymer electrolyte membrane and method of fabrication |
US7318972B2 (en) * | 2001-09-07 | 2008-01-15 | Itm Power Ltd. | Hydrophilic polymers and their use in electrochemical cells |
JP2005108604A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Canon Inc | 膜電極接合体、その製造方法および固体高分子型燃料電池 |
WO2005111103A1 (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc. | 固体高分子電解質膜および燃料電池 |
WO2006004098A1 (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-12 | Toagosei Co., Ltd. | 電解質膜および当該電解質膜を用いた燃料電池 |
-
2006
- 2006-10-06 SE SE0602128A patent/SE530389C2/sv unknown
-
2007
- 2007-09-11 JP JP2009531352A patent/JP2010506358A/ja active Pending
- 2007-09-11 CN CNA2007800374173A patent/CN101589501A/zh active Pending
- 2007-09-11 WO PCT/SE2007/050639 patent/WO2008041923A1/en active Application Filing
- 2007-09-11 EP EP07808876A patent/EP2070149A4/en not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-02-05 TW TW097104532A patent/TW200935645A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2070149A1 (en) | 2009-06-17 |
TW200935645A (en) | 2009-08-16 |
JP2010506358A (ja) | 2010-02-25 |
CN101589501A (zh) | 2009-11-25 |
SE0602128L (sv) | 2008-04-07 |
EP2070149A4 (en) | 2011-01-05 |
WO2008041923A1 (en) | 2008-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4789949B2 (ja) | 水素生成のためのアノードセパレータプレート、イオンポンプ、及びアノードセパレータプレート形成方法 | |
US7179501B2 (en) | Modified diffusion layer for use in a fuel cell system | |
US7951506B2 (en) | Bipolar plate and direct liquid feed fuel cell stack | |
US20050238943A1 (en) | Fuel cell stack | |
JP2009527093A (ja) | 高濃度液体燃料で運転する直接酸化型燃料電池およびシステム用のアノード電極 | |
KR100528340B1 (ko) | 액체연료 혼합장치 및 이를 적용한 직접액체연료 전지 | |
US8877405B2 (en) | Fuel cell including membrane electrode assembly to maintain humidity condition | |
KR20010040074A (ko) | 연료 전지 | |
US20090202868A1 (en) | Fuel cell unit of dmfc type and its operation | |
JP2005327726A (ja) | 燃料電池 | |
JP2003109623A (ja) | 高分子電解質型燃料電池 | |
KR20020076825A (ko) | 직접메탄올 연료전지용 이온교환막 | |
SE530389C2 (sv) | Protonledande membran för en bränslecell eller en på bränslecellteknik baserad reaktor samt förfarande för framställning av membranet | |
JP2003178770A (ja) | 膜−電極接合体、その製造方法及びそれを用いた固体高分子電解質型または直接メタノール型燃料電池 | |
JP2008123941A (ja) | 高分子電解質膜、触媒電極、膜電極接合体、及びそれらの製造方法、並びに結着剤 | |
JP2002056856A (ja) | 液体燃料を用いる燃料電池 | |
JP5619841B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池の製造方法 | |
CN2484648Y (zh) | 一种燃料电池的导流极板 | |
JP4679825B2 (ja) | 燃料電池及びその製造方法 | |
SE530458C2 (sv) | En bränslecell eller en på bränslecellteknik baserad reaktor försedd med ett protonledande membran samt förfaranden för framställning därav | |
JP4969028B2 (ja) | 燃料電池モジュールおよび燃料電池システム | |
SE531127C2 (sv) | En bränslecell eller en på bränslecellsteknik baserad reaktor försedd med ett protonledande membran samt förfaranden för framställning därav | |
US20090280380A1 (en) | Proton conducting membrane for a fuel cell or a reactor based on fuel cell technology | |
CN2796117Y (zh) | 一种适合常压或低压运行的燃料电池氢气导流极板 | |
KR100550955B1 (ko) | 가습막 일체형 연료전지용 막-전극-가스켓 접합체 |