本發(fā)明屬于，具體涉及一種有序化質(zhì)子交換膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、膜電極作為pem電解槽(pemwe)的核心部件之一，直接影響電池的性能和耐久性。目前，膜電極主要由催化層和質(zhì)子交換膜(pfsa)組成?，F(xiàn)有技術(shù)中，膜電極仍存在制造成本高、催化層易脫落、出現(xiàn)分層等技術(shù)問(wèn)題，且在制備過(guò)程中存在工藝一致性不穩(wěn)定、制備時(shí)間長(zhǎng)等現(xiàn)象。

2、目前，pem電解槽的主要性能還是依靠膜電極實(shí)現(xiàn)，而膜電極(mea)主要由質(zhì)子交換膜、催化層(cl)及氣體擴(kuò)散層(gdl)組成。其性能主要依賴于負(fù)載的催化劑中貴金屬的含量及質(zhì)子交換膜的支撐作用。催化層的制備條件復(fù)雜、成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。

2、作為本發(fā)明其中一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種有序化質(zhì)子交換膜，其包括：在質(zhì)子交換膜陽(yáng)極一側(cè)的表面設(shè)置若干條凹槽。

3、作為本發(fā)明所述的有序化質(zhì)子交換膜的一種優(yōu)選方案：所述凹槽為條狀，各條狀凹槽之間以水平陣列方式排布。

4、作為本發(fā)明所述的有序化質(zhì)子交換膜的一種優(yōu)選方案：以凹槽的頂點(diǎn)(0)到底點(diǎn)(p)的垂直距離的1/2處為界限，凸出于該界限的部分為突出區(qū)，凹陷于該界限的部分為受壓區(qū)，突出區(qū)與受壓區(qū)的面積比為1：0.2～5。

5、作為本發(fā)明所述的有序化質(zhì)子交換膜的一種優(yōu)選方案：所述凹槽的深度(t)是有序化質(zhì)子交換膜厚度的1～10％。

6、作為本發(fā)明所述的有序化質(zhì)子交換膜的一種優(yōu)選方案：所述凹槽包括彎曲條狀或直條狀。

7、作為本發(fā)明所述的有序化質(zhì)子交換膜的一種優(yōu)選方案：所述質(zhì)子交換膜包括全氟磺酸質(zhì)子交換膜。

8、本發(fā)明還提供所述的有序化質(zhì)子交換膜的方法，其包括，在基膜上涂布樹(shù)脂漿料，干燥，在干燥后的漿料表面壓印若干條凹槽，得到有序化質(zhì)子交換膜。

9、作為本發(fā)明所述的方法的一種優(yōu)選方案：還包括在基膜上涂布樹(shù)脂漿料之前先將樹(shù)脂漿料在55～80℃下保溫進(jìn)行熟化處理。

10、作為本發(fā)明所述的方法的一種優(yōu)選方案：還包括制備增強(qiáng)型質(zhì)子交換膜，在質(zhì)子交換膜中間增加若干層膨化聚四氟乙烯增強(qiáng)層，每?jī)蓪优蚧鬯姆蚁┰鰪?qiáng)層中間均涂布樹(shù)脂漿料。

11、作為本發(fā)明所述的方法的一種優(yōu)選方案：包括以下步驟，

12、(1)將全氟化樹(shù)脂加入到溶劑中混合，得到全氟化樹(shù)脂分散液；

13、(2)將所述全氟化樹(shù)脂分散液在55～80℃下保溫進(jìn)行熟化處理得到漿料；

14、(3)涂布：在基膜上涂布所述漿料，在漿料上貼合膨化聚四氟乙烯增強(qiáng)層，再依次涂布漿料并貼合膨化聚四氟乙烯增強(qiáng)層，膨化聚四氟乙烯增強(qiáng)層設(shè)置為1～4層，最后涂布一層漿料，加熱干燥；

15、(4)涂布：壓?。涸诓襟E(3)得到的質(zhì)子交換膜表面壓印所述凹槽，之后在120～160℃下加熱處理，得到所述的有序化質(zhì)子交換膜。

16、優(yōu)選地，步驟(1)中溶劑包括醇溶劑、n，n-二甲基甲酰胺(dmf)；優(yōu)選地，醇溶劑包括異丙醇和/或正丙醇、n，n-二甲基甲酰胺(dmf)。

17、優(yōu)選地，涂布于陽(yáng)極一側(cè)最外層的漿料黏度低于其他層的漿料黏度。

18、優(yōu)選地，涂布于陽(yáng)極一側(cè)最外層的漿料黏度為70～140cps。

19、優(yōu)選地，步驟(3)中，加熱干燥的溫度為60～90℃。

20、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用質(zhì)子交換膜制備過(guò)程中表面改性手段，用以制備有序化pfsa，構(gòu)建催化層和質(zhì)子交換膜的表面通道，從而提高pem電解槽(pemwe)的使用壽命和性能。

技術(shù)特征：

1.一種有序化質(zhì)子交換膜，其特征在于：包括，在質(zhì)子交換膜陽(yáng)極一側(cè)的表面設(shè)置若干條凹槽。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有序化質(zhì)子交換膜，其特征在于：所述凹槽為條狀；各條狀凹槽之間以水平陣列方式排布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有序化質(zhì)子交換膜，其特征在于：以凹槽的頂點(diǎn)(0)到底點(diǎn)(p)的垂直距離的1/2處為界限，凸出于該界限的部分為突出區(qū)，凹陷于該界限的部分為受壓區(qū)，突出區(qū)與受壓區(qū)的面積比為1：0.2～5。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有序化質(zhì)子交換膜，其特征在于：所述凹槽的深度(t)是有序化質(zhì)子交換膜厚度的1～10％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有序化質(zhì)子交換膜，其特征在于：所述凹槽包括直條狀或彎曲條狀。

6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或5中任一項(xiàng)所述的有序化質(zhì)子交換膜，其特征在于：所述質(zhì)子交換膜包括全氟磺酸質(zhì)子交換膜。

7.制備權(quán)利要求1所述的有序化質(zhì)子交換膜的方法，其特征在于：包括，在基膜上涂布樹(shù)脂漿料，干燥，在干燥后的漿料表面壓印若干條凹槽，得到有序化質(zhì)子交換膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：還包括在基膜上涂布樹(shù)脂漿料之前先將樹(shù)脂漿料在55～80℃下保溫進(jìn)行熟化處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：還包括制備增強(qiáng)型質(zhì)子交換膜，在質(zhì)子交換膜中間增加若干層膨化聚四氟乙烯增強(qiáng)層，每?jī)蓪优蚧鬯姆蚁┰鰪?qiáng)層中間均涂布樹(shù)脂漿料。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：包括以下步驟，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種有序化質(zhì)子交換膜及其制備方法，其包括在質(zhì)子交換膜陽(yáng)極一側(cè)的表面設(shè)置若干條凹槽，本發(fā)明利用質(zhì)子交換膜制備過(guò)程中表面改性手段，用以制備有序化PFSA，構(gòu)建催化層和質(zhì)子交換膜的表面通道，從而提高PEM電解槽(PEMWE)的使用壽命和性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王麗,堯克光,王昕,李輝中,薛曉武,李帥,黃金強(qiáng),王偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市通用氫能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6