我所和大連化物所共同承擔的中科院創(chuàng)新方向性項目 “質子交換膜燃料電池用含氟質子交換膜的研制”（KJCX2-SW-202）通過專家組驗收
2005年9月13日，假座上海神力科技有限公司，由中國科學院高技術研究與發(fā)展局組織專家對我所和大連化學物理研究所承擔的中國科學院知識創(chuàng)新工程重要方向性項目“質子交換膜燃料電池用含氟質子交換膜的研制”進行了項目結題驗收。項目負責人呂龍研究員對整個項目的研究和中試進行了結題匯報，并作了“新型聚三氟苯乙烯類含氟質子交換樹酯的中試合成工藝研究”和“成膜工藝研究和膜性能評價“的課題研究報告 ，課題負責人大連化學物理研究所張華民研究員作了“電化學性能和運行壽命實驗研究”的課題研究報告。專家組認真審閱并聽取了項目以及課題的執(zhí)行情況報告，對項目的主要考核目標和完成情況進行了綜合檢查，并現(xiàn)場考察了該項目的研究和測試平臺（質子膜燃料電池測試系統(tǒng)）。
專家組經過討論認為：
質子膜燃料電池用含氟質子交換膜是燃料電池的關鍵材料之一，其研究開發(fā)意義重大。該項目經過四年的研究，比較好地完成了項目總體目標要求；項目組重視樹脂合成及膜和膜電極三合一組件評價技術平臺建設。在磺化樹脂的中試合成工藝研究方面，建立了20升聚合及磺化反應裝置的中試設備，成功地開展了公斤級聚合物的中試合成工藝研究，完成了一系列關鍵的三氟苯乙烯類單體的合成，單體的收率大于80％，純度大于99％；聚合物磺化工藝反應條件溫和、磺化度可控、磺化樹脂均勻性好，聚合和磺化反應收率在85－90％，樹脂的重均分子量為80萬左右，數(shù)均分子量為21萬左右，熱分解溫度大于323℃。建立了質子交換膜的單電池性能測試系統(tǒng)，解決了單一膜的三合一電極制作工藝；在質子交換膜的成膜工藝研究方面，使用不銹鋼濕膜制備器，基本上解決了膜厚度均勻性的問題，其膜厚度在30－100μm間可調，厚度均勻性在10％以內，膜寬度達到了40cm.完成了質子膜燃料電池180小時不間斷運行試驗，結果表明其具有較好的電化學性能和運行穩(wěn)定性,各項性能－離子交換容量、抗拉強度、質子電導、水溶脹性等均達到了項目指標要求，氣體滲透系數(shù)與Nafion膜相當；
根據(jù)所研制的新型含氟質子交換膜材料，開展了相應復合膜的研制工作，并初步進行了新型含氟質子交換膜的燃料電池性能和運行壽命試驗研究。用復合膜制備了新型的電極三合一組件，以空氣為氧化劑、氫氣為燃料，在1atm，單電池電流密度在0.6V達到800mA/cm2;以氧氣為氧化劑時，單電池電流密度在0.6V達到1A/cm2。單電池運行壽命試驗超過1000小時，性能基本保持不變；在研究過程中建立了三個研究平臺，即：項目運行平臺——以新型聚三氟苯乙烯類含氟質子交換膜的實驗室小試工藝作為無形資產，與有關企業(yè)合作，組建了以含氟質子交換膜為核心技術的上海中科同力化工材料有限責任公司，加快了相關工作進度。2）新型含氟質子交換膜的中試合成平臺——20升全玻璃合成、聚合及磺化反應裝置。3）膜的單電池性能測試平臺——全自動PEMFC測試系統(tǒng)；本項目已申請發(fā)明專利5項，授權2項，并形成了一支年輕的研究開發(fā)隊伍。
專家組建議項目組應加強成膜工藝與工藝參數(shù)的研究，尤其是復合膜成膜工藝，進一步改善膜的機械強度。
科研處
