[发明专利]增强复合膜及其制备方法

说明书

本发明涉及增强复合膜及其制备方法，特别是一种增强复合膜，包括：多孔性支撑体层；和电解质膜层，形成在所述多孔性支撑体层的一面或两面上，且所述多孔性支撑体层的至少一部分被浸渍有电解质，以及制备其的方法。本发明可提供一种支撑体和电解质膜层的界面粘合力被提高并可大规模连续生产的增强复合膜。

技术领域

本发明涉及一种增强复合膜以及制备其的方法。

背景技术

构成燃料电池的核心部件中的一个为高分子电解质膜PEM(Polymer electrolytemembrane)，其在燃料电池中作为实际执行氢离子传导的部分不仅是燃料电池的性能还是决定经济性的重要部分。商业化的全氟化电解质膜虽然具有优秀的机械强度及电机化学特性，但复杂的制造工程使其价格较贵，由于氟化结构具有较低的琉璃转移温度，被指出具有缺点。为了克服这些缺点，现正在积极开发碳氢高分子，并且与全氟化电解质膜相比，能够以较低的生产单价进行制造，正在开发热性更稳定的碳氢膜。然而，由于燃料电池的操作过程中的加湿/干燥周期，膜的机械强度可能会变弱，可能会导致断裂或裂纹。

最近，一种热性、机械性稳定的多孔性强化支撑体中浸渍有电解质的增强复合膜被开发。为了使电解质浸渍到多孔性强化支撑体中，需要使用刷子或真空减压过程多次进行，并使用界面活性剂来增加疏水的多孔性强化支撑体与电解质之间的界面粘合力。该现有的浸渍方法，对于大面积的制造较难且工程时间较长，并会经常发生强化支撑体的损坏，且电解质浸渍不容易均匀的问题。此外，根据支撑体的种类，电解质和支撑体之间的界面粘合性变化，具有难以调整界面粘合力的问题。特别是，目前适用于车辆的增强复合膜，为了提高燃料电池的性能，使用厚度为20μm以下的非常薄的膜，因此，以现有的方法，由于表面残留的电解质会限制薄膜化。

发明内容

技术课题

本发明为了解决如上所述的问题，提供一种增强复合膜，其无需类似界面活性剂的添加剂，可提高多孔性支撑体和电解质之间的界面粘合力，并提高内构成及尺寸稳定性。此外，本发明可提供一种增强复合膜的制备方法，使增强复合膜的制备工程单纯化，并可使电解质均匀地浸渍，从而实现电解质膜的薄膜化。

本发明解决的课题并不局限于上述的问题，未提及的课题或其他课题也可通过以下的记载被普通技术人员所理解。

技术方案

根据本发明的一个方面，涉及一种增强复合膜，包括复合膜，所述复合膜含有：多孔性支撑体层；和电解质膜层，形成在所述多孔性支撑体层的一面或两面上，且所述多孔性支撑体层的至少一部分被浸渍有电解质。

根据本发明的一个实施例，所述多孔性支撑体层的厚度为1μm至30μm，且所述多孔性支撑体层的孔隙率为50％以上，并可含有直径为0.3μm到1μm的气孔。

根据本发明的一个实施例，所述多孔性支撑体可包含从聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、纤维素、及尼龙所组成的群中选出的一个以上。

根据本发明的一个实施例，所述电解质可包含全氟化高分子、磺化的碳化氢高分子，或两者。

根据本发明的一个实施例，所述增强复合膜进一步包括添加剂，相对于100wt％的所述电解质，其为0.5-50wt％，且所述添加剂包括由以下所组成的群中选出的至少任何一个：过渡金属盐；从2,2'-联吡啶、对苯二酚、吡嗪-2,3-羧酸、吡嗪-2,3-二羧酸、2(-萘-2-基)-1-(萘-7-基)联氨、1,3-二(4-吡啶基)丙烷所组成的群中选出的至少任何一种有机化合物；铈(Ⅲ)三氟甲磺酸；铈(Ⅲ)三氟乙酰丙酮化物；三(5-脯氨酰基-N1,O2)-(9CI)铈(III)(tris(5-prolinato-N1,O2)-(9CI)cerium(III))。

根据本发明的一个实施例，所述多孔性支撑体层内电解质浸渍率可为90％以上。