[发明专利]一种高温燃料电池膜组件的制备方法

说明书

本发明涉及一种高温燃料电池膜组件的制备方法,包括以下制备步骤，含有聚苯并咪唑浆液的制备,将浆液涂覆于基底材料上，干燥得到附于基底上的层L，将得到的带基底的层L裁成环形；或将浆液涂覆于环形基底材料上得到环形带基底的层L；将两个带基底的层L分别相对应的置于聚苯并咪唑/H₃PO₄膜两侧，使得L层面向聚苯并咪唑/H₃PO₄膜；在一定条件下进行转压，将二个层L紧密压合于聚苯并咪唑/H₃PO₄膜两侧得膜组件M；其环形层L外边缘尺寸大于等于膜的尺寸，即外边缘处于膜表面外部的四周，且内边缘处于膜表面上。这种方法通过条件的改变同样适用于后浸渍法制备PBI/H₃PO₄膜的加强，以缓解在电池中由于应力集中造成电解质膜损伤问题。

技术领域

本发明属于聚合物电解质膜领域，特别涉及一种缓解电池中应力集中部位电解质膜损伤的方法。

背景技术

目前高温聚合物燃料电池常用的组装方式如图1所示，往往采用聚酰亚胺等聚合物作为子垫圈，以保障阴、阳极与电解质膜之间的气体密封性。然而子垫圈的使用使得其与电解质膜的接触部分为应力集中部位，此部位成为电解质膜的薄弱点，很容易在MEA生产及使用过程中产生缺陷，造成气体的渗漏，出现电池短路现象。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种高温燃料电池膜组件的制备方法以缓解电池中应力集中部位电解质膜损伤。

所述一种高温燃料电池膜组件的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤，

(1)含有聚苯并咪唑浆液的制备：将一定质量的聚合物AA溶解于一定体积的溶剂A中，或将一定质量的聚合物AA溶解于一定体积的溶剂A中后，向其中加入一定质量的BB聚合物、或BB的溶剂B溶液或分散液；最后加入一定质量的聚苯并咪唑，机械搅拌均匀；

(2)将上述(1)浆液涂覆于基底材料上，干燥得到附于基底上的层L，采用模具D1(图6)将得到的带基底的层L裁成环形；或将上述(1)浆液涂覆于环形基底材料上得到环形带基底的层L；

(3)将两个带基底的层L分别相对应的置于聚苯并咪唑/H₃PO4膜两侧，使得L层面向聚苯并咪唑/H₃PO4膜；利用模具D2(图7)在一定条件下进行转压，将二个层L紧密压合于聚苯并咪唑/H3PO4膜两侧得膜组件M；环形层L处于膜的四周边缘，环形层L外边缘尺寸大于等于膜的尺寸，且内边缘处于膜表面。

所述膜组件还包括次密封材料；所述次密封材料为所述膜组件M上的基底材料，或为聚合物密封材料；

当所述次密封材料为聚合物密封材料时，还包括以下制备步骤(4)，具体为，取下步骤(3)所述膜组件M上的基底材料，然后在取掉基底材料的膜组件两侧放置中部带有通孔的聚合物密封材料，其中聚合物密封材料的内边缘与环形层L内边缘形状相同或相似，聚合物密封材料的内边缘的尺寸大于等于环形层L内边缘的尺寸，即聚合物密封材料的内边缘与膜组件M相贴接，聚合物密封材料的外边缘的尺寸大于或等于膜组件M的外边缘的尺寸，即膜组件M的外边缘与聚合物密封材料相贴接。

其环形层L内边缘形状与尺寸与电池的有效面积相同或相当。

上述高温燃料电池膜组件的制备方法：

步骤(1)中所述聚合物AA为带正电荷的高分子聚合物，其结构如式1所示；

其中x为嵌段共聚物中带正电荷部分所占的摩尔比例，x的值为0.55-1；n为烷基链长度，其值为2或3；上述式1中聚合物的分子量65,000。