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燃料電池質(zhì)子交換膜制造技術(shù)

更新時(shí)間:2019-07-10點(diǎn)擊次數(shù):2354

質(zhì)子交換膜是燃料電池的核心材料,質(zhì)子交換膜性能的好壞直接影響燃料電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。為了早日實(shí)現(xiàn)燃料電池的實(shí)用化與產(chǎn)業(yè)化,業(yè)界在質(zhì)子交換膜的制造工藝和材料改性方面已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。目前,進(jìn)一步提高質(zhì)子交換膜的使用耐久性、壽命和工作性能仍然是質(zhì)子交換膜燃料電池產(chǎn)業(yè)化面臨的主要任務(wù)。

7月3-4日,以“風(fēng)口上起舞,刀口上前行”為主題的“2019高工氫電產(chǎn)業(yè)高峰論壇”在上海浦東嘉里大酒店3樓浦東廳盛大舉辦,來自車企、電堆及系統(tǒng)、核心材料、關(guān)鍵零部件、設(shè)備及氫氣制儲(chǔ)運(yùn)等產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的超500位企業(yè)高層將共聚一堂,圍繞產(chǎn)品技術(shù)、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及企業(yè)應(yīng)對(duì)策略展開深度探討交流。

在7月4日會(huì)議現(xiàn)場(chǎng),武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室唐浩林教授發(fā)表了“燃料電池質(zhì)子交換膜制造技術(shù)”的主題演講。

武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室唐浩林教授

資料顯示,武漢理工大學(xué)是國(guó)內(nèi)較早開展燃料電池復(fù)合質(zhì)子交換膜工程化制備技術(shù)的單位之一,從2003年開始有16年的質(zhì)子交換膜研究歷史。武漢理工大學(xué)在全氟磺酸樹脂分散技術(shù)、高填充度復(fù)合質(zhì)子交換膜制備技術(shù)、質(zhì)子交換膜溶脹應(yīng)力控制技術(shù)和缺陷基團(tuán)原位消除技術(shù)等涉及質(zhì)子交換膜制備技術(shù)、壽命和可靠性的應(yīng)用基礎(chǔ)性研究方面具有較多的積累。

在會(huì)議上,唐浩林教授著重講了質(zhì)子交換膜的性能需求、樹脂溶液的選型與處理、制造技術(shù)對(duì)膜滲透值的控制、制造技術(shù)對(duì)膜壽命的優(yōu)化、張力的控制需求等五個(gè)方面。

針對(duì)質(zhì)子交換膜性能需求,唐浩林教授表示,質(zhì)子電導(dǎo)率是燃料電池電回路電導(dǎo)率的制約因素,要求電導(dǎo)率盡量高,如果是復(fù)合質(zhì)子交換膜,則要求樹脂填充度比較高;膜的氣密性是決定電池壽命和安全性的核心因素,要求氣體滲透盡量小。

樹脂溶液的選型與處理方面,商品化全氟磺酸樹脂分散液(Dispersion)顆粒度大是導(dǎo)致的復(fù)合膜填充度不足、電導(dǎo)率不足的主要原因;制造技術(shù)對(duì)膜滲透值的控制方面,一般而言,較優(yōu)化的氣體滲透值:氫空電池要求2mAcm-2、氫氧燃料電池要求1mAcm-2。

唐浩林教授還強(qiáng)調(diào),由于在質(zhì)子交換膜的生產(chǎn)制造過程中,精度要求高、沒明顯屈服點(diǎn),多孔PTFE接觸漿料收縮,樹脂溶劑化膨脹,干燥與熱處理收縮明顯,所以對(duì)裝備要求非常高。裝備技術(shù)的進(jìn)步對(duì)國(guó)產(chǎn)質(zhì)子交換膜的量產(chǎn)應(yīng)用意義重大。

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