양성자 교환 막 (PEM) 생산 공정

양성자 교환 막 연료 전지 (PEMFC)물 전기 분해의 "역전"장치라고 할 수 있습니다.물 전기 분해외부 전원 공급 장치를 사용하여 수소와 산소를 생산하기 위해 물을 전해하는 것입니다. 연료 전지는 수소와 산소가 전기 화학 반응을 겪고 동시에 물과 전기를 생산하는 과정입니다. PEMFC는 양성자 교환 막이 전해질로 사용되는 2 개의 극, 수소 전극 및 산소 전극을 갖는다.

따라서,양성자 교환 막 (PEM)핵심 기본 재료 중 하나입니다양성자 교환 막 연료 전지 (PEMFC). 성능의 품질은 배터리의 성능 및 서비스 수명을 결정합니다. 효율적이고 안정적인 작동을 달성하기 위해수소 연료 전지, 양성자 교환 막은 높은 양성자 전도도, 우수한 열 안정성 및 화학적 안정성, 높은 기계적 강도 및 내구성을 갖기 위해 필요하다.

작동 원리양성자 교환 막

막 준비 과정양성자 교환 막막의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 현재, 용융 필름 형성 방법 및 용액 필름 형성 방법의 두 가지 주요 막 준비 과정이있다.

1. 필름 형성 방법을 조성합니다

용융 압출 방법으로도 알려진 용융 필름 형성 방법은 준비하는 데 가장 초기의 방법입니다.PFSA 양성자 교환 막. 제조 과정은 수지를 녹인 다음 압출 주조 또는 캘린더링을 통해 필름을 형성 한 다음 변환 처리 후 최종 생성물을 얻는 것입니다. DuPont는 먼저 용융 압출 방법의 상업적 생산을 완료했습니다.

이 방법에 의해 제조 된 필름은 균일 한 두께, 우수한 성능, 높은 생산 효율을 가지며 두꺼운 필름의 질량 생산에 적합합니다. 생산 공정에는 환경 친화적 인 용매가 필요하지 않습니다.

2. 솔루션 필름 형성 방법

솔루션 필름 형성 방법은 현재 과학 연구 및 상업용 제품에 사용되는 주류 방법입니다. 일반적인 제조 과정은 다음과 같습니다. 용매에 중합체 및 변형기를 용해시킨 다음 주조 또는 주조, 마침내 용매를 건조 및 제거하여 필름을 형성합니다. 솔루션 필름 형성 방법은 대부분의 수지 시스템에 적합하며, 하이브리드 변형 및 미세 구조 설계를 쉽게 달성하기가 쉽고, 초박형 필름을 준비하는 데 사용될 수 있으므로 많은 관심을 끌었습니다.

용액 필름 형성 방법은 백엔드 공정의 차이에 따라 솔루션 주조, 용액 주조 및 졸-겔 방법으로 추가로 세분 될 수있다.

1) 솔루션 주조 방법

용액 주조 방법은 중합체 용액을 평평한 곰팡이에 직접 주조하고 용매가 특정 온도에서 증발 한 후 필름을 형성하는 것입니다. 이 방법은 간단하고 사용하기 쉬우 며 주로 기본 실험실 연구 및 상업 전 공식 및 공정 최적화에 사용됩니다.

2) 솔루션 주조 방법

솔루션 주조 방법은 솔루션 주조 방법의 확장이며 대규모 연속 생산에 사용될 수 있습니다. 따라서, 현재의 상업용 제품 (주로 PFSA 양성자 교환 멤브레인)은 주로 솔루션 캐스팅 방법을 사용합니다.

솔루션 주조 방법은 롤 투-롤 공정을 통해 연속 생산을 달성 할 수 있으며, 여기에는 주로 수지 용해 변환, 솔루션 주조 및 건조 필름 형성과 같은 여러 프로세스가 포함됩니다. 용융 압출 방법과 비교할 때 프로세스가 더 길고 공정이 더 복잡하며 용매를 재활용해야하지만, 장점은 제품 성능이 더 좋고 필름 두께가 더 얇다는 것입니다.

2) 졸-겔 방법

졸-겔 방법은 일반적으로 유기-신경 복합 멤브레인을 제조하는 데 사용되며, 졸-겔 공정은 중합체 매트릭스에서 무기 충전제의 균일 한 분산을 달성하는데 사용된다.

간단한 제조 과정은 다음과 같습니다. 미리 준비된 중합체 균질 막은 알 옥사이드 (SI, TI, ZR 등)로 용해 된 소분자 용매에 부어 오르고, 무기 산화물이 졸-겔 과정을 통해 막 내로 도핑되어 복합체 막을 얻습니다. 이러한 방식으로 제조 된 유기-신경 복합 막의 성능은 일반적으로 직접 솔루션 블렌딩 필름의 성능보다 우수합니다. 이 필름으로 만든 수소 연료 전지는 여전히 130 °의 고온에서 안정적인 작동을 유지할 수 있지만, 필름의 대규모 연속 생산을 달성하는 것은 불가능합니다.