降低甲醇渗透的碳氢膜相继亮相

.新闻发布：中国电动汽车网　　　　时间: 2005-01-24 　　

　　在2005年1月19日于东京BigSight国际会展中心开幕的“第1届国际燃料电池展”上，可降低直接甲醇方式燃料电池（DMFC）普遍存在的甲醇渗透现象（甲醇由燃料极一侧向空气极一侧渗透的现象）的碳氢类电解质膜相继亮相。据了解，日立化成工业、日本德山、三井化学、日东电工和东亚合成展出了这类电解质膜。

　　日立化成工业展出的膜，相对于过去的氟类膜，将甲醇渗透降到了1/100（图1）。在30℃下使用浓度为10%的甲醇时，甲醇渗透度为0.002kg·m2/h，而氟类膜则为0.6kg·m2/h。“甚至在60℃也能达到同等水平”（日立化成工业），膜电阻（膜厚除以质子导电度）也“略微超过氟类膜”（日立化成工业）。该公司原先设想使用浓度为10-20%的甲醇，而开发成功了这种膜。不过，该公司方面表示今后将继续进行开发，以便最终使用甲醇与水达到等克分子量、即浓度为60%左右的甲醇，据介绍此时使用效率最高。

图1：日立化成工业展出的将甲醇渗透度降至氟类膜1/100的碳氢类电解质膜

　　日本德山展出的膜，相对于氟类膜，可将甲醇渗透度降至1/5-1/10。膜电阻（3摩尔/L的硫酸中交流频率为1kHz时的电阻）方面，膜厚30μm的“BCM-210”为0.18Ω·cm2，膜厚32μm的“BCM-211”为0.14Ω·cm2。质子导电度据称和氟类膜基本相同。三井化学方面也展出了相对于氟类膜，甲醇渗透度约为1/10、质子导电度相同的芳香族碳氢类膜。东亚合成也展出了在聚烯烃类多孔膜中填充了碳氢类电解质的碳氢类膜，甲醇渗透度为氟类膜的1/5-1/10。

图2：日本德山展出的碳氢类电极粘合剂

　　日东电工展出的是一种由氟类材料与碳氢类材料复合而成的膜。通过向氟类材料照射电子束，使之交联（Cross Linking）。之后继续照射电子束，分离出氢与氟，再加上碳氢类材料，使之磺化。甲醇浓度为40%的条件下，甲醇渗透度为氟类膜的1/5。此时的质子导电度与氟类膜相同。

　　除此之外，日东电工还展出了像东亚合成那样在多孔质石蜡类载体中分布有碳氢类电解质的电解质膜。此膜主要用于高分子固体电解质型燃料电池（PEFC），把氢气的渗透度降到了氟类膜的1/6以下，而且还可满足DMFC电解质膜的要求。另一方面，以上介绍的DMFC用碳氢类膜均可应用于PEFC，比如，日本德山已经推出的采用相同材料设计技术而开发的PEFC用碳氢类膜。

　　这些碳氢类电解质膜的成本据悉均低于氟类膜。量产时，日立化成表示“要达到氟类膜的1/10左右”，日本德山则称“大概在氟类膜的1/5左右，不过有望降到1/10-1/20”。日东电工则表示“成本必须要低于氟类膜”。

　　为了提高此类电解质膜与电极的亲和性，在电极粘合剂材料方面，日本德山与三井化学提出了采用碳氢化合物的方案（图2）。DMFC与PEFC的电极利用粘合剂将催化剂及其支撑物（碳）粘牢后制成。不过，假如粘合剂与电解质膜之间的亲和性差的话，其粘着性就会下降。过去，电极粘合剂也电解质膜一样，通常也采用氟类材料。而日本德山与三井化学考虑到这种亲和性以后，就提出了碳氢类粘合剂。

新闻来源： 日经BP社