本发明属于质子交换膜技术领域,具体涉及一种能防止质子交换膜表面起皱的薄膜。
背景技术:
质子交换膜燃料电池是一种燃料电池,在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成,阳极为氢燃料发生氧化的场所,阴极为氧化剂还原的场所,两极都含有加速电极电化学反应的催化剂,质子交换膜作为电解质。工作时相当于一直流电源,其阳极即电源负极,阴极为电源正极。
燃料电池用质子交换膜通常由含氟材料制膜而成。目前所用的质子交换膜厚度通常在15-50um之间,由于含氟材料及厚度的特性,含氟材料的质子交换膜在使用过程中,会有遇水起皱变形的现象,严重影响交换膜的使用寿命。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种能防止质子交换膜表面起皱的薄膜。
一种能防止质子交换膜表面起皱的薄膜,其由含氟质子交换膜和ptfe膜涂布复合制成。
上述能防止质子交换膜表面起皱的薄膜的制备方法,按照如下步骤进行:
(1)在网纹涂布机上放置ptfe膜,涂布涂膜液;
(2)100-130℃条件下烘干涂膜液,放置同样宽度的质子交换膜;
(3)压辊挤压复合,成型收卷。
所述涂膜液由如下重量份数物质组成:聚乙烯醇缩丁醛20-30份,环氧树脂60-120份,eva树脂30-80份,钛白粉3-10份。
所述涂膜液还包括枞酸1-3份。
所述涂膜液还包括四氧化钒铋1-3份。
上述能防止质子交换膜表面起皱的薄膜,所述含氟质子交换膜的制备方法如下:
(1)取0.5-2g硝酸铈溶解于500-800ml纯水中,制得硝酸铈溶液;将40-80g离子交换容量为0.6-1.2mmol/g的全氟磺酸树脂,浸入硝酸铈溶液中,室温搅拌反应36-72小时;
(2)用纯水冲洗树脂后,将湿树脂在140-170℃烘箱中进行干燥处理;
(3)取步骤(2)的全氟磺酸铈干燥树脂,经氮气干燥处理18-30小时后将其浸入0.1-0.2mol/l的盐酸溶液中;
(4)取步骤(3)处理后的全氟磺酸铈树脂溶解于二甲基亚砜中,形成20-30%重量比的均匀溶液,采用溶液流延成膜的方法使该溶液在基板上流延成膜,将湿膜在90-110℃预干燥3-8分钟后于150-180℃热处理15-30分钟,获得含氟质子交换膜。
本发明的有益效果:本发明制备的薄膜,由含氟质子交换膜和ptfe膜涂布复合制成,涂布液采用多种树脂和钛白粉复合的配方,可以将含氟质子交换膜和ptfe膜牢固粘住,增强了膜的强度,并增加了膜的导电率,膜在长期使用的条件下不起皱,增加了膜的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例含氟质子交换膜的制备方法如下:
(1)取1g硝酸铈溶解于600ml纯水中,制得硝酸铈溶液;将50g离子交换容量为0.8mmol/g的全氟磺酸树脂,浸入硝酸铈溶液中,室温搅拌反应48小时;
(2)用纯水冲洗树脂后,将湿树脂在160℃烘箱中进行干燥处理;
(3)取步骤(2)的全氟磺酸铈干燥树脂,经氮气干燥处理24小时后将其浸入0.15mol/l的盐酸溶液中;
(4)取步骤(3)处理后的全氟磺酸铈树脂溶解于二甲基亚砜中,形成25%重量比的均匀溶液,采用溶液流延成膜的方法使该溶液在基板上流延成膜,将湿膜在100℃预干燥6分钟后于160℃热处理20分钟,获得含氟质子交换膜。
一种能防止质子交换膜表面起皱的薄膜的制备方法,按照如下步骤进行:
(1)在网纹涂布机上放置ptfe膜,涂布涂膜液;所述涂膜液由如下重量份数物质组成:聚乙烯醇缩丁醛25g,环氧树脂80g,eva树脂60g,钛白粉6g。
(2)120℃条件下烘干涂膜液,放置同样宽度的质子交换膜;
(3)压辊挤压复合,成型收卷。
实施例2
本实施例含氟质子交换膜的制备方法如下:
(1)取0.5g硝酸铈溶解于500ml纯水中,制得硝酸铈溶液;将40g离子交换容量为0.6mmol/g的全氟磺酸树脂,浸入硝酸铈溶液中,室温搅拌反应36小时;
(2)用纯水冲洗树脂后,将湿树脂在140℃烘箱中进行干燥处理;
(3)取步骤(2)的全氟磺酸铈干燥树脂,经氮气干燥处理18小时后将其浸入0.1mol/l的盐酸溶液中;
(4)取步骤(3)处理后的全氟磺酸铈树脂溶解于二甲基亚砜中,形成20%重量比的均匀溶液,采用溶液流延成膜的方法使该溶液在基板上流延成膜,将湿膜在90℃预干燥3分钟后于150℃热处理15分钟,获得含氟质子交换膜。
一种能防止质子交换膜表面起皱的薄膜的制备方法,按照如下步骤进行:
(1)在网纹涂布机上放置ptfe膜,涂布涂膜液;涂膜液由如下重量份数物质组成:聚乙烯醇缩丁醛20g,环氧树脂60g,eva树脂30g,钛白粉3g。
(2)100℃条件下烘干涂膜液,放置同样宽度的质子交换膜;
(3)压辊挤压复合,成型收卷。
实施例3
本实施例含氟质子交换膜的制备方法如下:
(1)取2g硝酸铈溶解于800ml纯水中,制得硝酸铈溶液;将80g离子交换容量为1.2mmol/g的全氟磺酸树脂,浸入硝酸铈溶液中,室温搅拌反应72小时;
(2)用纯水冲洗树脂后,将湿树脂在170℃烘箱中进行干燥处理;
(3)取步骤(2)的全氟磺酸铈干燥树脂,经氮气干燥处理30小时后将其浸入0.2mol/l的盐酸溶液中;
(4)取步骤(3)处理后的全氟磺酸铈树脂溶解于二甲基亚砜中,形成30%重量比的均匀溶液,采用溶液流延成膜的方法使该溶液在基板上流延成膜,将湿膜在110℃预干燥8分钟后于180℃热处理30分钟,获得含氟质子交换膜。
一种能防止质子交换膜表面起皱的薄膜的制备方法,按照如下步骤进行:
(1)在网纹涂布机上放置ptfe膜,涂布涂膜液;涂膜液由如下重量份数物质组成:聚乙烯醇缩丁醛30g,环氧树脂120g,eva树脂80g,钛白粉10g。
(2)130℃条件下烘干涂膜液,放置同样宽度的质子交换膜;
(3)压辊挤压复合,成型收卷。
实施例4
本实施例含氟质子交换膜的制备方法如下:
(1)取1g硝酸铈溶解于600ml纯水中,制得硝酸铈溶液;将50g离子交换容量为0.8mmol/g的全氟磺酸树脂,浸入硝酸铈溶液中,室温搅拌反应48小时;
(2)用纯水冲洗树脂后,将湿树脂在160℃烘箱中进行干燥处理;
(3)取步骤(2)的全氟磺酸铈干燥树脂,经氮气干燥处理24小时后将其浸入0.15mol/l的盐酸溶液中;
(4)取步骤(3)处理后的全氟磺酸铈树脂溶解于二甲基亚砜中,形成25%重量比的均匀溶液,采用溶液流延成膜的方法使该溶液在基板上流延成膜,将湿膜在100℃预干燥6分钟后于160℃热处理20分钟,获得含氟质子交换膜。
一种能防止质子交换膜表面起皱的薄膜的制备方法,按照如下步骤进行:
(1)在网纹涂布机上放置ptfe膜,涂布涂膜液;所述涂膜液由如下重量份数物质组成:聚乙烯醇缩丁醛25g,环氧树脂80g,eva树脂60g,钛白粉6g,枞酸2g;
(2)120℃条件下烘干涂膜液,放置同样宽度的质子交换膜;
(3)压辊挤压复合,成型收卷。
实施例5
本实施例含氟质子交换膜的制备方法如下:
(1)取1g硝酸铈溶解于600ml纯水中,制得硝酸铈溶液;将50g离子交换容量为0.8mmol/g的全氟磺酸树脂,浸入硝酸铈溶液中,室温搅拌反应48小时;
(2)用纯水冲洗树脂后,将湿树脂在160℃烘箱中进行干燥处理;
(3)取步骤(2)的全氟磺酸铈干燥树脂,经氮气干燥处理24小时后将其浸入0.15mol/l的盐酸溶液中;
(4)取步骤(3)处理后的全氟磺酸铈树脂溶解于二甲基亚砜中,形成25%重量比的均匀溶液,采用溶液流延成膜的方法使该溶液在基板上流延成膜,将湿膜在100℃预干燥6分钟后于160℃热处理20分钟,获得含氟质子交换膜。
一种能防止质子交换膜表面起皱的薄膜的制备方法,按照如下步骤进行:
(1)在网纹涂布机上放置ptfe膜,涂布涂膜液;所述涂膜液由如下重量份数物质组成:聚乙烯醇缩丁醛25g,环氧树脂80g,eva树脂60g,钛白粉6g,四氧化钒铋2g;
(2)120℃条件下烘干涂膜液,放置同样宽度的质子交换膜;
(3)压辊挤压复合,成型收卷。
实施例6
本实施例含氟质子交换膜的制备方法如下:
(1)取1g硝酸铈溶解于600ml纯水中,制得硝酸铈溶液;将50g离子交换容量为0.8mmol/g的全氟磺酸树脂和10gba5srla2co4o15晶体,浸入硝酸铈溶液中,室温搅拌反应48小时;
(2)用纯水冲洗树脂后,将湿树脂在160℃烘箱中进行干燥处理;
(3)取步骤(2)的全氟磺酸铈干燥树脂,经氮气干燥处理24小时后将其浸入0.15mol/l的盐酸溶液中;
(4)取步骤(3)处理后的全氟磺酸铈树脂溶解于二甲基亚砜中,形成25%重量比的均匀溶液,采用溶液流延成膜的方法使该溶液在基板上流延成膜,将湿膜在100℃预干燥6分钟后于160℃热处理20分钟,获得含氟质子交换膜。
一种能防止质子交换膜表面起皱的薄膜的制备方法,按照如下步骤进行:
(1)在网纹涂布机上放置ptfe膜,涂布涂膜液;所述涂膜液由如下重量份数物质组成:聚乙烯醇缩丁醛25g,环氧树脂80g,eva树脂60g,钛白粉6g。
(2)120℃条件下烘干涂膜液,放置同样宽度的质子交换膜;
(3)压辊挤压复合,成型收卷。
实验例:
对实施例1-6所制备的质子交换膜进行性能测试实验,测其100℃质子导电率,测量结果见表1所示:
表1
注:*代表与实施例1组比较p<0.05。
由表1可以看出,实施例1-6的质子导电率都达到了60ms/cm,优于传统质子导电率,实施例6的质子导电率都达到了71.8ms/cm,显著高于实施例1。
对实施例1-6所制备的能防止质子交换膜表面起皱的薄膜进行性能测试实验,测其拉伸强度,测量结果见表2所示:
表2
注:*代表与实施例1组比较p<0.05
由表2可以看出,实施例1-3的拉伸强度相当,没有显著差异,实施例4-5的拉伸强度显著高于实施例1。