質(zhì)子交換膜是燃料電池的核心材料，質(zhì)子交換膜性能的好壞直接影響燃料電池產(chǎn)業(yè)化進程。為了早日實現(xiàn)燃料電池的實用化與產(chǎn)業(yè)化，業(yè)界在質(zhì)子交換膜的制造工藝和材料改性方面已經(jīng)進行了大量的研究。目前，進一步提高質(zhì)子交換膜的使用耐久性、壽命和工作性能仍然是質(zhì)子交換膜燃料電池產(chǎn)業(yè)化面臨的主要任務。
7月3-4日，以“風口上起舞，刀口上前行”為主題的“2019高工氫電產(chǎn)業(yè)高峰論壇”在上海浦東嘉里大酒店3樓浦東廳盛大舉辦，來自車企、電堆及系統(tǒng)、核心材料、關鍵零部件、設備及氫氣制儲運等產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的超500位企業(yè)高層將共聚一堂，圍繞產(chǎn)品技術、行業(yè)發(fā)展趨勢及企業(yè)應對策略展開深度探討交流。
在7月4日會議現(xiàn)場，武漢理工大學材料復合新技術重點實驗室唐浩林教授發(fā)表了“燃料電池質(zhì)子交換膜制造技術”的主題演講。
武漢理工大學材料復合新技術重點實驗室唐浩林教授
資料顯示，武漢理工大學是國內(nèi)較早開展燃料電池復合質(zhì)子交換膜工程化制備技術的單位之一，從2003年開始有16年的質(zhì)子交換膜研究歷史。武漢理工大學在全氟磺酸樹脂分散技術、高填充度復合質(zhì)子交換膜制備技術、質(zhì)子交換膜溶脹應力控制技術和缺陷基團原位消除技術等涉及質(zhì)子交換膜制備技術、壽命和可靠性的應用基礎性研究方面具有較多的積累。
在會議上，唐浩林教授著重講了質(zhì)子交換膜的性能需求、樹脂溶液的選型與處理、制造技術對膜滲透值的控制、制造技術對膜壽命的優(yōu)化、張力的控制需求等五個方面。
針對質(zhì)子交換膜性能需求，唐浩林教授表示，質(zhì)子電導率是燃料電池電回路電導率的制約因素，要求電導率盡量高，如果是復合質(zhì)子交換膜，則要求樹脂填充度比較高；膜的氣密性是決定電池壽命和安全性的核心因素，要求氣體滲透盡量小。
樹脂溶液的選型與處理方面，商品化全氟磺酸樹脂分散液（dispersion）顆粒度大是導致的復合膜填充度不足、電導率不足的主要原因；制造技術對膜滲透值的控制方面，一般而言，較優(yōu)化的氣體滲透值：氫空電池要求2macm-2、氫氧燃料電池要求1macm-2。
唐浩林教授還強調(diào)，由于在質(zhì)子交換膜的生產(chǎn)制造過程中，精度要求高、沒明顯屈服點，多孔ptfe接觸漿料收縮，樹脂溶劑化膨脹，干燥與熱處理收縮明顯，所以對裝備要求非常高。裝備技術的進步對國產(chǎn)質(zhì)子交換膜的量產(chǎn)應用意義重大。