一种新型甲醇燃料电池用质子交换膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种新型甲醇燃料电池用质子交换膜。
【背景技术】
[0002]电池(Battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。
[0003]甲醇燃料电池因其具备高能量密度、燃料来源和使用便利等优点而备受关注，其技术核心是质子交换膜，甲醇燃料电池的工作过程中:一定浓度的甲醇溶液从电池的阳极流场结构中通过，在液体的流动过程中，甲醇溶液经过阳极扩散层，至阳极催化层处被氧化。透过质子交换膜，作为反应产物的质子得以迀移到阴极一侧，电子则通过外电路由阳极向阴极传递，并在此过程中对外做功。同时，在阳极电解质的作用下，CO2气体以气泡的形式在阳极流场内随甲醇溶液排出。在电池的阴极一侧，阴极集流板流场结构均匀分配后的空气或氧气扩散进入阴极催化层，被来自阳极的质子电化学还原，生成的水蒸气或液态形式的水与反应尾气一起离开电池的阴极流场。
[0004]目前，现有技术中使用最多的质子交换膜是已商品化的Naf1n膜，然而由于Naf1n膜选择透过性较差，在使用的过程中甲醇可直接穿透Naf 1n膜到达阴极，导致甲醇的浪费以及阴极催化剂的中毒，使得电池的效率不断下降，缩短了甲醇燃料电池的使用寿命，甚至最终导致电池失效的后果。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于针对现有技术的不足提供一种新型甲醇燃料电池用质子交换膜，其结构致密没有裂纹，能够有效抑制甲醇燃料电池中甲醇的渗透，不仅提高了甲醇燃料电池甲醇使用率以及甲醇燃料电池的使用寿命，而且该质子交换膜结构简单、生产成本低。
[0006]本实用新型通过以下技术方案实现该目的:
[0007]—种新型甲醇燃料电池用质子交换膜，包括多孔阳极氧化铝模板，所述多孔阳极氧化铝模板的表面设置有Naf1n膜层，所述Naf1n膜层的表面设置有惰性金属层。
[0008]进一步的，所述多孔阳极氧化铝模板的通孔内填充有Naf1n膜。
[0009]作为优选的，所述通孔的孔径大小为0.5?5000nm。
[0010]作为另一优选的技术方案，所述多孔阳极氧化铝模板的上下两个表面均设置有Naf 1n膜层，所述Naf 1n膜层的表面均设置有惰性金属层。
[0011 ]作为优选的，所述惰性金属层为薄金层、铂金层或钯金层。
[0012]作为优选的，所述惰性金属层的厚度为I?lOOnm。
[0013]作为优选的，所述Naf1n膜层的厚度为0.2?ΙΟΟμπι。
[0014]相对于现有技术，本实用新型的有益效果为:本实用新型的新型甲醇燃料电池用质子交换膜，包括多孔阳极氧化铝模板，所述多孔阳极氧化铝模板的表面设置有Naf1n膜层，所述Naf 1n膜层的表面设置有惰性金属层，本实用新型结构致密没有裂纹，能够有效抑制甲醇燃料电池中甲醇的渗透，不仅提高了甲醇燃料电池甲醇使用率以及甲醇燃料电池的使用寿命，而且该质子交换膜结构简单、生产成本低。
【附图说明】
[0015]图1为实施例1的新型甲醇燃料电池用质子交换膜的结构示意图。
[0016]图2为实施例2的新型甲醇燃料电池用质子交换膜的结构示意图。
[0017]图中:1-多孔阳极氧化铝模板，2-Naf1n膜层，3_惰性金属层，4_通孔。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。
[0019]实施例1。
[0020]如图1所示，本实施例的新型甲醇燃料电池用质子交换膜，包括多孔阳极氧化铝模板I，所述多孔阳极氧化铝模板I的表面设置有Naf1n膜层2，所述Naf1n膜层2的表面设置有惰性金属层3，本实用新型的质子交换膜以具有蜂窝状多空通道的阳极氧化铝板作为骨架，在该骨架上涂覆用于拦截甲醇的Naf 1n膜层2，进一步通过设置在Naf 1n膜层2表面的惰性金属层3对Naf 1n膜层2表面残留的裂隙(甲醇渗透通道)进行封堵，其结构致密没有裂纹，能够有效抑制甲醇燃料电池中甲醇的渗透，不仅提高了甲醇燃料电池甲醇使用率以及甲醇燃料电池的使用寿命，而且该质子交换膜结构简单、生产成本低。
[0021]进一步的，所述多孔阳极氧化铝模板I的通孔4内填充有Naf1n膜，更进一步提高了封堵甲醇渗透的Naf1n膜的面积，有效阻止电池使用过程中的甲醇渗透问题。
[0022]作为优选的，所述通孔4的孔径大小为5000nm。
[0023]作为优选的，所述惰性金属层3为薄金层。
[0024]作为优选的，所述薄金层的厚度为25nm。
[0025]作为优选的，所述Naf1n膜层2的厚度为50μπι。
[0026]实施例2。
[0027]如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于:本实施例的多孔阳极氧化铝模板I的上下两个表面均设置有Naf1n膜层2，所述Naf1n膜层2的表面均设置有惰性金属层3，在电池使用的过程中，能够穿过本实施例的质子交换膜的甲醇必须穿过上下两层Naf1n膜层2以及多孔阳极氧化铝模板I的通孔4内的Naf1n膜，更进一步提高了甲醇渗透的难度，更好的抑制了甲醇燃料电池使用过程中的甲醇渗透问题。
[0028]作为优选的，所述通孔4的孔径大小为50nm。
[0029]作为优选的，所述惰性金属层3为铂金层。
[°03°]作为优选的，所述铀金层的厚度为10nm。
[0031 ]作为优选的，所述Naf 1n膜层2的厚度为2μπι。
[0032]本实施例的其它技术特征同实施例1，在此不再进行赘述。
[0033]实施例3。
[0034]本实施例与实施例2的区别在于:本实施例的惰性金属层3为钯金层，所述铂金层的厚度为50nm，所述Naf1n膜层2的厚度为ΙΟΟμπι，多孔阳极氧化铝模板I的通孔4的孔径大小为50nm。
[0035]本实施例的其它技术特征同实施例2，在此不再进行赘述。
[0036]以上所述实施例仅表达了本实用新型的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种新型甲醇燃料电池用质子交换膜，其特征在于:包括多孔阳极氧化铝模板，所述多孔阳极氧化铝模板的表面设置有Naf 1n膜层，所述Naf1n膜层的表面设置有惰性金属层。2.根据权利要求1所述的新型甲醇燃料电池用质子交换膜，其特征在于:所述多孔阳极氧化铝模板的通孔内填充有Naf1n膜。3.根据权利要求2所述的新型甲醇燃料电池用质子交换膜，其特征在于:所述通孔的孔径大小为0.5?5000nm。4.根据权利要求1所述的新型甲醇燃料电池用质子交换膜，其特征在于:所述多孔阳极氧化铝模板的上下两个表面均设置有Naf1n膜层，所述Naf1n膜层的表面均设置有惰性金属层。5.根据权利要求1-4任意一项所述的新型甲醇燃料电池用质子交换膜，其特征在于:所述惰性金属层为薄金层、铂金层或钯金层。6.根据权利要求5所述的新型甲醇燃料电池用质子交换膜，其特征在于:所述惰性金属层的厚度为I?10nm07.根据权利要求1-4任意一项所述的新型甲醇燃料电池用质子交换膜，其特征在于:所述他打011膜层的厚度为0.2?10(^111。
【专利摘要】本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种新型甲醇燃料电池用质子交换膜，包括多孔阳极氧化铝模板，所述多孔阳极氧化铝模板的表面设置有Nafion膜层，所述Nafion膜层的表面设置有惰性金属层，本实用新型结构致密没有裂纹，能够有效抑制甲醇燃料电池中甲醇的渗透，不仅提高了甲醇燃料电池甲醇使用率以及甲醇燃料电池的使用寿命，而且该质子交换膜结构简单、生产成本低。
【IPC分类】H01M8/106, H01M8/1058
【公开号】CN205122696
【申请号】CN201520925248
【发明人】刘富德, 杨冠东, 郑大伟
【申请人】广州道动新能源有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月19日