[發明專利]質子交換膜燃料電池用的多層自增濕復合膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200610046699.0
• 申請日: 2006-05-26
• 公開（公告）號: CN101079487A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 張華民;邢丹敏;張宇;朱曉兵;王亮;衣寶廉
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/10;C08J5/22
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

1.一種質子交換膜燃料電池用的多層自增濕復合膜，包括多孔增強膜和自增濕復合層，其特征在于：多孔增強膜上澆注或噴涂有質子交換膜樹脂，形成增強的復合膜，自增濕復合層澆注或噴涂在增強的復合膜兩側；

所述自增濕復合層是由金屬催化劑和質子交換膜樹脂組成，其中催化劑(Pt)與質子交換膜樹脂的質量比為0.0005∶1～0.01∶1；

所述質子交換膜樹脂可以為全氟磺酸樹脂、磺化聚芳醚砜、磺化聚醚醚酮、部分氟化磺化聚苯乙烯、部分氟化磺化聚芳醚砜或部分氟化磺化聚芳醚酮。

2、按照權利要求1所述質子交換膜燃料電池用的多層自增濕復合膜，其特征在于：所述多孔增強膜可以為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚砜或聚酰亞胺多孔膜，其孔徑為0.1～0.8μm；厚度為5～100μm；空隙率為70％～90％。

3.按照權利要求2所述質子交換膜燃料電池用的多層自增濕復合膜，其特征在于：所述多孔增強膜孔徑為0.3～0.5μm；厚度為5～50μm。

4.按照權利要求1所述質子交換膜燃料電池用的多層自增濕復合膜，其特征在于：所述金屬催化劑可以為Pt、Pt/C、Pt/SiO₂和/或Pt/TiO₂；自增濕復合膜中催化劑的含量為0.0001～0.5mgPt/cm²。

5.按照權利要求4所述質子交換膜燃料電池用的多層自增濕復合膜，其特征在于：自增濕復合膜中所述催化劑的含量為0.0003～0.1mgPt/cm²。

6.按照權利要求1所述質子交換膜燃料電池用的多層自增濕復合膜，其特征在于：所述自增濕復合層中還含有親水性氧化物SiO₂或TiO₂。

7.一種權利要求1所述質子交換膜燃料電池用的多層自增濕復合膜的制備方法，其特征在于：

將質子交換膜樹脂和催化劑溶解于有機溶劑中，溶液直接澆注或噴涂在多孔增強膜兩側，在50～80℃熱臺上干燥3～10小時，再置于100-120℃的真空烘箱干燥10～24小時，即獲得成品。

8.一種權利要求1所述質子交換膜燃料電池用的多層自增濕復合膜的制備方法，其特征在于：

1)將多孔增強膜經乙醇或丙酮清洗后固定在玻璃板上；

2)將質子交換樹脂溶解于有機溶劑，制成聚合物含量為5～30wt.％的均勻溶液；

3)將上述溶液澆注在多孔增強膜上，在50～80℃熱臺上干燥3～10小時，再置于100-120℃的真空烘箱干燥10～24小時，取出后浸泡在去離子水中使膜脫離后將復合膜取出；

4)稱取聚合物電解質溶液，加入自增濕催化劑和/或親水氧化物，超聲分散10-60分鐘；

5)用噴涂的方法將自增濕催化劑/聚合物電解質溶液在由步驟3)制得的復合膜的兩側形成均勻的復合層，置于120℃真空烘箱中老化10～60分鐘，即獲得成品。

9.按照權利要求7或8所述質子交換膜燃料電池用的多層自增濕復合膜的制備方法，其特征在于：所述有機溶劑為N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或1-甲基-2-吡咯烷酮，制成溶液中聚合物含量為5～15wt.％。