燃料電池質子交換膜制造技術

質子交換膜是燃料電池的核心材料，質子交換膜性能的好壞直接影響燃料電池產業化進程。為了早日實現燃料電池的實用化與產業化，業界在質子交換膜的制造工藝和材料改性方面已經進行了大量的研究。目前，進一步提高質子交換膜的使用耐久性、壽命和工作性能仍然是質子交換膜燃料電池產業化面臨的主要任務。

7月3-4日，以“風口上起舞，刀口上前行”為主題的“2019高工氫電產業高峰論壇”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、核心材料、關鍵零部件、設備及氫氣制儲運等產業鏈各個環節的超500位企業高層將共聚一堂，圍繞產品技術、行業發展趨勢及企業應對策略展開深度探討交流。

在7月4日會議現場，武漢理工大學材料復合新技術重點實驗室唐浩林教授發表了“燃料電池質子交換膜制造技術”的主題演講。

武漢理工大學材料復合新技術重點實驗室唐浩林教授

資料顯示，武漢理工大學是國內較早開展燃料電池復合質子交換膜工程化制備技術的單位之一，從2003年開始有16年的質子交換膜研究歷史。武漢理工大學在全氟磺酸樹脂分散技術、高填充度復合質子交換膜制備技術、質子交換膜溶脹應力控制技術和缺陷基團原位消除技術等涉及質子交換膜制備技術、壽命和可靠性的應用基礎性研究方面具有較多的積累。

在會議上，唐浩林教授著重講了質子交換膜的性能需求、樹脂溶液的選型與處理、制造技術對膜滲透值的控制、制造技術對膜壽命的優化、張力的控制需求等五個方面。

針對質子交換膜性能需求，唐浩林教授表示，質子電導率是燃料電池電回路電導率的制約因素，要求電導率盡量高，如果是復合質子交換膜，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）顆粒度大是導致的復合膜填充度不足、電導率不足的主要原因；制造技術對膜滲透值的控制方面，一般而言，較優化的氣體滲透值：氫空電池要求2mAcm-2、氫氧燃料電池要求1mAcm-2。

唐浩林教授還強調，由于在質子交換膜的生產制造過程中，精度要求高、沒明顯屈服點，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，所以對裝備要求非常高。裝備技術的進步對國產質子交換膜的量產應用意義重大。