[发明专利]燃料电池用复合高分子电解质膜及其制造方法

说明书

本发明提供一种燃料电池用复合高分子电解质膜及其制造方法。所述燃料电池用复合高分子电解质膜包括多孔性含氟高分子支撑体及填充所述多孔性含氟高分子支撑体的气孔内部且覆盖外部表面的全氟磺化高分子树脂膜。本发明的燃料电池用复合高分子电解质膜的氢离子交换特性高、透气性低、相对于厚度具有优异的机械强度、低廉且容易制造。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池用复合高分子电解质膜及其制造方法，更具体地，本发明涉及用于高分子电解质燃料电池(Polymer Electrolyte Mem brane Fuel Cell，PEMFC)的复合高分子电解质膜及其制造方法。

[关于国家支援研究开发的说明]

本研究是在韩国能源技术评价院的主管下基于韩国产业通商部的支援进行的，研究事业名称为新再生能源核心技术开发，研究课题名称为车辆燃料电池用全氟磺酸离聚物-聚四氟乙烯(以下称为“全氟磺酸离聚物- PTFE”)强化膜国产化(课题ID：1415146776)。

并且，本研究是在韩国能源技术评价院的主管下基于韩国产业通商部的支援进行的，研究事业名称为新再生能源核心技术开发，研究课题名称为用于降低车辆燃料电池价格的非白金催化剂源泉技术开发(课题ID：2 0133010011320)。

背景技术

高分子电解质燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell，PE MFC)是作为新一代能源受到广泛瞩目的一种燃料电池，是将具有氢离子交换特性的高分子膜作为电解质的燃料电池。这种高分子电解质燃料电池 (PEMFC)为了提高初期性能及确保长期性能，不仅需要包括具有电子绝缘性，而且还需要具有氢离子导电性高、透气性低、机械强度和尺寸稳定性高等特性的高分子电解质膜。

但是，为达到高机械强度而增加高分子电解质膜的厚度的情况下，该膜的电阻也相应增大，因此可能导致该膜的离子导电性下降。即，很难得到薄膜化使得离子导电性高的同时耐久性高的高分子电解质膜。并且，燃料电池驱动时该高分子电解质膜的亲水性区域内能够吸收大量的水，因此能够造成高分子电解质膜的离子导电性、机械强度及气障(GasBarrier) 特性大幅下降，水化过程中发生的长度膨胀能够导致尺寸稳定性大幅下降。因此，越来越关注驱动燃料电池时不会因为水解、氧化还原反应等电化学压力(stress)而轻易分解且保持优异物性的高分子电解质膜。

另外，由于性能优异，因此杜邦公司的全氟磺酸单一膜之类的全氟高分子电解质膜当前已商业化且应用最为广泛。尽管其具有优异的耐化学性、耐氧化性及离子导电性，但由于单价高且机械及形态稳定性低，因此日益需要具有上述优异特性且经济型的新型高分子电解质膜。

【现有技术文献】

【专利文献】

美国授权专利第5,547,551号

美国授权专利第6,156,451号

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种氢离子交换特性高、透气性低、相对于厚度具有优异的机械强度、低廉且容易制造的燃料电池用复合高分子电解质膜及其制造方法。

技术方案

根据用于达成本发明的一个目的的实施例的燃料电池用复合高分子电解质膜，包括多孔性含氟高分子支撑体及全氟磺化高分子树脂膜，其填充所述多孔性含氟高分子支撑体的气孔内部且覆盖外部表面。

根据实施例，所述复合高分子电解质膜的厚度可以是0.1um以上且小于25um。

根据实施例，所述多孔性含氟高分子支撑体包括聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)，可以通过丙酮、甲醇、乙醇、丙醇或过氧化氢处理而成。