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ATS高壓均質(zhì)機(jī)提升全氟磺酸樹(shù)脂溶液分散性,增強(qiáng)質(zhì)子交換膜導(dǎo)電效率

ATS高壓均質(zhì)機(jī)提升全氟磺酸樹(shù)脂溶液分散性,增強(qiáng)質(zhì)子交換膜導(dǎo)電效率
ATS  2024-10-29  |  閱讀:337

引言:燃料電池(fuel cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置,根據(jù)電解質(zhì)不同分為堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)。


PEMFC簡(jiǎn)介

質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池是指以質(zhì)子導(dǎo)電膜為電解質(zhì),同時(shí)作為電化學(xué)電池中的隔膜,將陽(yáng)極與陰極分離。由于這種類(lèi)型的燃料電池膜電解質(zhì)在質(zhì)子上起作用,因此可以使用任何易于氧化的富氫燃料,例如氫氣、低級(jí)醇(甲醇、乙醇)和酸(甲酸)。

640.jpg

作用原理

全氟磺酸質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜是氫燃料電池的核心關(guān)鍵材料,其耐久性直接影響著質(zhì)子交換膜燃料電池的使用壽命。全氟磺酸膜是目前質(zhì)子交換膜燃料電池中使用*多的一類(lèi)質(zhì)子交換膜,由電中性半結(jié)晶聚合物四氟乙烯主鏈和與主鏈連接的側(cè)鏈磺酸( SO3- )基團(tuán)組成,因此,全氟磺酸膜具有化學(xué)穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高和磺酸根親水性強(qiáng)、電導(dǎo)率高的優(yōu)點(diǎn)。

1111.jpg

全氟磺酸膜的分類(lèi)

為了解決全氟磺酸質(zhì)子交換膜成本偏高、燃料滲透嚴(yán)重、高溫環(huán)境中易降解、當(dāng)膜內(nèi)含水量較低時(shí)電導(dǎo)率會(huì)明顯下降的問(wèn)題,研究人員利用復(fù)合型膜材料開(kāi)發(fā)新型質(zhì)子膜。


全氟磺酸膜制備工藝

目前全氟磺酸膜的制備方法主要有熔融擠出成膜法和溶液成膜法。熔融擠出法制備工藝復(fù)雜,對(duì)設(shè)備要求很高,設(shè)備的造價(jià)也就很高。溶液成膜法包括溶液澆注成型法和溶液流延法,流延法適合大批量生產(chǎn)。

在成膜之前需要先制備樹(shù)脂溶液,乙醇水溶液、異丙醇水溶液、DMF、1 ,2丙二醇等均可制備樹(shù)脂溶液。但分散不均勻的樹(shù)脂溶液成膜后各個(gè)位置的厚度值偏差大,影響導(dǎo)電率,因此制備分散均勻的樹(shù)脂溶液是保障全氟磺酸膜良好性能的前提。

高壓分散提高成膜均勻性



ATS高壓均質(zhì)機(jī)可將全氟磺酸樹(shù)脂均勻穩(wěn)定分散至140nm左右,粒徑分布窄,長(zhǎng)時(shí)間靜置后無(wú)分層,儲(chǔ)存穩(wěn)定性好。

全氟磺酸樹(shù)脂粒徑.jpg

以上數(shù)據(jù)來(lái)自ATS復(fù)雜制劑中心


ATS提供從實(shí)驗(yàn)型到大型生產(chǎn)不同階段需求的設(shè)備及技術(shù)解決方案,復(fù)雜制劑納米化設(shè)備研究中心配有全套實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)設(shè)備,支持客戶(hù)來(lái)樣寄樣。

實(shí)驗(yàn)室操作.png



參考文獻(xiàn):


孟慶文,余國(guó)軍,何華.全氟磺酸樹(shù)脂的合成與應(yīng)用.[j]有氟工業(yè).2023


劉義鶴,江洪 .燃料電池質(zhì)子交換膜技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀.[j]新材料產(chǎn)業(yè). 2018 


唐志虎,梁立華,柳艷敏,張麗惠,蓋樹(shù)人.全氟磺酸質(zhì)子膜成型工藝的研究進(jìn)展.[j]信息記錄材料.2015

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