[发明专利]聚偏氟乙烯膜支撑体

说明书

燃料电池膜电极组件包含基底和多孔聚合物膜。基底包含编织层，所述编织层包含聚偏氟乙烯(PVDF)纤维的纱线。纱线为7旦至25旦。基底还包含纳米纤维层，所述纳米纤维层包含沉积在编织层上的PVDF纳米纤维。纳米纤维层的厚度为1至10微米(μm)。基底具有至少70％的孔隙率和小于30μm的厚度。多孔聚合物膜沉积在纳米纤维层上。基底为用于燃料电池膜的多孔支撑体。形成燃料电池膜电极组件的方法包括编织包含PVDF纤维的纱线的编织层。所述方法还包括在编织层上沉积纳米纤维层，以形成基底。所述方法还包括在纳米纤维层上沉积多孔聚合物膜。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年7月15日提交的美国临时申请号62/874,095和于2019年7月17日提交的美国临时申请号62/875,096的优先权和权益，并通过引用将二者全文并入本文。

技术领域

本申请涉及电池组(battery)和燃料电池膜的织物增强体。

背景技术

在燃料电池和电池组应用中，需要非常薄的导电膜结构，以实现优化的电子交换。常规燃料电池膜具有非常低的强度。在燃料电池的生产过程中和/或使用过程中，分隔阴极和阳极的多孔薄膜表现出塑性伸长，从而导致结构变形和结构完整性损失。

可以向导电膜结构中加入结构支撑体，以改善结构完整性。虽然常规织物支撑体结构可以提供结构支撑，但是其也会增加膜结构的厚度并降低电池的离子传输速率。由于电池内恶劣的化学环境，常规材料还可能发生降解。

发明内容

因此，需要一种导电膜，所述导电膜具有耐用的支撑结构，并表现出改进的耐化学性和具有适用于下一代燃料电池的孔隙尺寸的孔隙率。

在示例性实施方案中，燃料电池膜电极组件(MEA)包含基底和多孔聚合物膜。基底包含编织层，所述编织层包含聚偏氟乙烯纤维的纱线。纱线为7旦至25旦。基底还包含纳米纤维层，所述纳米纤维层包含沉积在编织层上的聚偏氟乙烯纳米纤维。纳米纤维层的厚度为1至10微米(μm)。基底具有至少70％的孔隙率和小于30μm的厚度。多孔聚合物膜沉积在纳米纤维层上。

在另一个示例性实施方案中，形成燃料电池膜电极组件的方法包括编织包含聚偏氟乙烯纤维的纱线的编织层。所述方法还包括在编织层上沉积纳米纤维层，以形成在编织层上包含纳米纤维层的基底。基底的孔隙率为至少70％。所述方法还包括在纳米纤维层上沉积多孔聚合物膜。

在另一个示例性实施方案中，用于燃料电池膜的多孔支撑体包含编织层，所述编织层包含聚偏氟乙烯纤维的纱线。纱线为7旦至25旦。多孔支撑体还包含纳米纤维层，所述纳米纤维层包含沉积在编织层上的聚偏氟乙烯纳米纤维。纳米纤维层的厚度为1微米至10微米。多孔支撑体具有至少70％的孔隙率和小于30微米的厚度。

通过以下优选实施方案的更详细的描述，本发明的其它特征和优点将变得明显，所述优选实施方案以示例的方式说明本发明的原理。

附图说明

图1绘示了本申请的实施方案中的纤维状基底。

图2绘示了本申请的实施方案中的膜电极组件。

图3是本申请的实施方案中的纱罗组织编织层上的静电纺丝聚偏氟乙烯(PVDF)纤维的区域的扫描电子显微镜(SEM)图像。

图4是图3的纱罗组织编织层上的静电纺丝PVDF纤维的较小区域在更高的放大倍数下的SEM图像。

图5是图4的纱罗组织编织层上的静电纺丝PVDF纤维的较小区域在还更高的放大倍数下的SEM图像。

在可能的情况下，在整个附图中，相同的附图标记用于表示相同的部分。

具体实施方式

提供了一种多层织物，所述多层织物为燃料电池或电池组的多孔薄膜提供多孔支撑体。