按照江蘇省科技廳《關(guān)于2021年度江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)提名工作的通知》(蘇科成發(fā)〔2021〕73號(hào))要求,現(xiàn)將我所為第四完成單位,申報(bào)2021年度江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的項(xiàng)目“氫燃料電池用高性能超薄復(fù)合質(zhì)子交換膜的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”相關(guān)內(nèi)容,在“中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所”網(wǎng)站上予以公示。公示日期為2021年5月17-23日。
任何單位和個(gè)人若對(duì)擬提名項(xiàng)目有異議,可在公示期內(nèi)以書(shū)面形式向上海有機(jī)化學(xué)研究所科研處提出。異議應(yīng)當(dāng)簽署真實(shí)姓名或加蓋單位公章,并注明聯(lián)系方式,否則不予受理。
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特此公告。
2021年度江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)提名項(xiàng)目公示內(nèi)容
項(xiàng)目名稱(chēng):氫燃料電池用高性能超薄復(fù)合質(zhì)子交換膜的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化
主要完成單位: 江蘇科潤(rùn)膜材料有限公司、淮陰師范學(xué)院、廈門(mén)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院
上海有機(jī)化學(xué)研究所、北京化工大學(xué)常州先進(jìn)材料研究院
主要完成人: 楊大偉、李梅生、肖吉昌、董全峰、鄭明森、賀建蕓
項(xiàng)目簡(jiǎn)介:
1.主要技術(shù)內(nèi)容
質(zhì)子交換膜是氫燃料電池汽車(chē)的“心臟”。本項(xiàng)目主要是結(jié)合雙面輻射制膜技術(shù)和傳統(tǒng)流延制膜工藝,通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)制膜凝膠漿料配方,引入石墨烯衍生物和湮滅劑進(jìn)行樹(shù)脂改性,溶融復(fù)合膨體聚四氟乙烯(ePTFE)微孔膜支撐層,研發(fā)出適合燃料電池使用的高質(zhì)子傳導(dǎo)率、低氫滲透率、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿、壽命長(zhǎng)、成本低的超薄復(fù)合質(zhì)子交換膜和連續(xù)化制備技術(shù),主要技術(shù)創(chuàng)新如下:
①首創(chuàng)質(zhì)子交換膜制膜過(guò)程中溶融復(fù)合超高分子量聚四氟乙烯微孔膜的工藝和方法,用帶有微孔的超高分子量聚四氟乙烯膜對(duì)全氟磺酸膜進(jìn)行宏觀增強(qiáng),優(yōu)選微孔膜表面處理技術(shù),改進(jìn)復(fù)合膜結(jié)構(gòu),解決增強(qiáng)材料與全氟磺酸樹(shù)脂長(zhǎng)時(shí)間使用和不同環(huán)境轉(zhuǎn)換過(guò)程中的分層問(wèn)題,有效降低膜厚度,從而減小膜電阻,提高機(jī)械強(qiáng)度。
②通過(guò)在全氟磺酸樹(shù)脂合成過(guò)程中填充功能化氧化石墨烯,優(yōu)化膜內(nèi)水環(huán)境,促進(jìn)微相分離,提升高溫下的保水性能,解決填充材料與樹(shù)脂的結(jié)合問(wèn)題,進(jìn)一步提高質(zhì)子交換膜的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性,降低膜的燃料滲透率。
③優(yōu)選合適的功能化湮滅劑、納米添加劑、助劑,解決燃料電池用質(zhì)子交換膜現(xiàn)存的耐熱性差及環(huán)境劇烈變化下穩(wěn)定性差的缺陷,擴(kuò)大應(yīng)用環(huán)境。
④采用超臨界流體技術(shù)制備出一種新型高度均勻分散、穩(wěn)定性好的納米級(jí)離聚物水醇體系的分散制膜液。
⑤研發(fā)出高精度低張力控制的微孔膜覆膜結(jié)構(gòu)和控溫精準(zhǔn)的自動(dòng)化流延制膜成套量產(chǎn)設(shè)備,獲得高精度、高品質(zhì)、穩(wěn)定性好的復(fù)合質(zhì)子交換膜。
2.授權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況
項(xiàng)目技術(shù)為公司自主研發(fā),擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)(所有專(zhuān)利均為江蘇科潤(rùn)和母公司蘇州科潤(rùn),蘇州科潤(rùn)已做專(zhuān)利授權(quán))。已擁有授權(quán)專(zhuān)利50件,其中授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利12項(xiàng)(含授權(quán)PCT國(guó)際專(zhuān)利1項(xiàng)),授權(quán)實(shí)用新型專(zhuān)利25項(xiàng)。圍繞相關(guān)技術(shù)及生產(chǎn),公司形成了系列質(zhì)量體系文件,制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng),參與制定《全釩液流電池維護(hù)要求》(NB/T 42144-2018)、《全釩液流電池安裝技術(shù)規(guī)范》(NB/T 42145-2018)和《鋅溴液流電池 電極、隔膜、電解液測(cè)試方法》(NB/T 42146-2018)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);參與制定《質(zhì)子交換膜測(cè)試方法》、《全釩液流電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則》、《全釩液流電池可靠性評(píng)價(jià)方法》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及《全釩液流電池用離子交換膜通用技術(shù)條件和測(cè)試方法》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(正在進(jìn)行中)。
3.技術(shù)指標(biāo)
質(zhì)子交換膜性能優(yōu)越,其厚度為12.2μm,電導(dǎo)率為0.134 S/cm,縱向和橫向拉伸強(qiáng)度分別為50 Mpa和54 Mpa,氣體透過(guò)率為0.005 cm3/cm2·min,縱向和橫向溶脹率分別為1.6%和TD%。
4.應(yīng)用推廣及效益情況
產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)首家通過(guò)國(guó)家汽車(chē)強(qiáng)檢報(bào)告和工信部上車(chē)公告,成功應(yīng)用在廣東喜馬拉雅氫能、上海神力、江蘇清能、蘇州擎動(dòng)、寧波中科科創(chuàng)新能源等公司的燃料電池電堆及MEA膜電極中。并與上汽、上海重塑、雄川氫能等公司簽訂了長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作協(xié)議,正在進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化替代工作。公司近兩年新增銷(xiāo)售5000余萬(wàn),新增利稅1500余萬(wàn)元,產(chǎn)品應(yīng)用單位近兩年新增銷(xiāo)售3.1億元,新增利潤(rùn)7100萬(wàn)元。公司已完成年產(chǎn)100萬(wàn)平米超薄復(fù)合質(zhì)子交換膜的生產(chǎn)線建設(shè),正在進(jìn)行大規(guī)模市場(chǎng)推廣工作,預(yù)計(jì)5年內(nèi)可實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售10億元,利稅3億元。
專(zhuān)利:
[1]成之陽(yáng),楊大偉,董全峰,詹東平,鄭明森,魏永. 增強(qiáng)型全氟離子膜流延機(jī)[P]. 江蘇:CN204725751U,2015-10-28.
[2]成之陽(yáng),楊大偉,董全峰,鄭明森. 一種流延用全氟離子膜的漿料保溫脫泡輸送管道[P]. 江蘇:CN205606063U,2016-09-28.
[3]楊大偉,賀建蕓,苑會(huì)林,朱工,趙長(zhǎng)松,康維佳,羅錫丹,劉振文. 磺化石墨烯改性全氟磺酸離子復(fù)合膜及其制備方法[P]. 江蘇?。篊N106589443B,2019-05-28.
[4]楊大偉,賀建蕓,苑會(huì)林,高啟秀,鄭明森,董全峰. 石墨烯摻雜的全氟磺酸-羧酸復(fù)合膜及其雙層共擠吹塑及拉伸成型方法[P]. 江蘇?。篊N109280196B,2020-12-18.
[5]賀建蕓,楊大偉,苑會(huì)林. 納米碳纖維摻雜的全氟磺酸/全氟羧酸復(fù)合膜及其連續(xù)流延制備方法[P]. 江蘇?。篊N109280197B,2021-01-12.
[6]李梅生,趙宜江,周守勇,張文,裴宇航,褚效中,薛愛(ài)蓮. 凹凸棒粘土/聚合離子液體復(fù)合催化劑的制備方法[P]. 江蘇:CN104399527A,2015-03-11.
[7]周守勇,李業(yè)洋,趙宜江,薛愛(ài)蓮,李梅生,楊大偉,張艷,邢衛(wèi)紅,張玉潔,胡磊,許家興,張莉莉. 一種季銨鹽功能化聚砜-納米凹凸棒石雜化陰離子交換膜及其制備方法[P]. 江蘇?。篊N110433673B,2021-02-12.
[8]賀建蕓,張景慧,羅錫丹,何振文,趙長(zhǎng)松,李嘉維,康維嘉,楊衛(wèi)民,丁玉梅. 一種氧化石墨烯改性的LED導(dǎo)熱灌封膠及其制備方法[P]. 北京市:CN106753208B,2020-01-14.
[9]楊大偉,成之陽(yáng),熊竹,賀建蕓,董全峰,鄭明森. 具有啟閉功能的離子膜鋼帶流延機(jī)的流延刀[P]. 江蘇:CN105818307A,2016-08-03.
[10]楊大偉,成之陽(yáng),熊竹,賀建蕓,董全峰,鄭明森. 一種全氟離子膜鋼帶流延機(jī)的剝膜裝置[P]. 江蘇:CN105773890A,2016-07-20.
代表性論文:
[1]楊大偉,董燕青,范鏡敏,鄭明森,董全峰.全釩液流電池磺化石墨烯/Nafion復(fù)合膜的研究[J].電化學(xué),2015,21(05):407-410.
[2]Yong Z , Xiong Q , Xiong J , et al. Effects of chelating agents on electrochemical behavior and microstructure of phosphate conversion coatings on magnesium alloy AZ91D. international journal of electrochemical science, 2014.
[3]趙長(zhǎng)松,賀建蕓,楊大偉,謝鵬程,苑會(huì)林.鋰離子電池隔膜用UHMWPE微孔膜的制備及性能[J].塑料工業(yè),2018,46(09):44-47+57.
[4]Zhang Jianwen,Gao Dongxia,Li Yachao,He Jianyun. Study on micromixing and reaction process in a rotating packed bed[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer,2016,101.
[5]魏志凱,張煥,鄭明森,董全峰.基于石墨烯的功能化復(fù)合材料及其在電化學(xué)儲(chǔ)能中的應(yīng)用[J].廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,53(05):640-651.