本發明專利技術涉及一種無機離子電導膜和燃料電池及其制造方法，具體涉及一種以如下內容為特征的無機離子電導膜和燃料電池及其制造方法，其特征在于：通過陽極氧化反應采用無機被膜制造出具備若干個氣孔的無機離子電導膜，并將該無機離子電導膜應用于燃料電池，從而制造出在所有的溫度環境下都可以穩定的運行，性能高，不存在燃料泄流等問題的燃料電池。為了實現上述目的，本發明專利技術提供一種包括如下步驟的無機離子電導膜制造方法以及利用該方法的燃料電池制造方法，具體步驟包括（ａ）分布金屬材質及材質與所述金屬相同的導線，向所述金屬輸入陽極電流且向所述導線輸入陰極電流的步驟、（ｂ）向所述金屬和所述導線注入電解液，從而在輸入所述陽極電流的所述金屬的兩面中至少一部分形成具備若干個氣孔的無機被膜的步驟。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種無機離子電導膜、包括該無機離子電導膜的燃料電池及其制造 方法，具體涉及一種以如下內容為特征的無機離子電導膜、包括該無機離子電導膜的燃 料電池及其制造方法，其特征在于利用兩極氧化反應制造出由無機被膜組成的無機離 子電導膜，并將該無機離子電導膜應用于燃料電池，從而制造出在所有溫度環境下都可 以穩定地運行，性能高，不存在燃料泄漏等問題的燃料電池。
技術介紹
燃料電池是指將氫離子與氧氣反應時產生的電流作為燃料使用的裝置。更具 體地講，以離子電導膜為中心一側注入氫或者碳化氫等燃料且另一側注入氧氣或者空氣 時，燃料側由于催化劑分解出氫而分成陽電子和電子。被分解出的陽電子通過離子電導 膜與氧氣反應而生成為水。產生的電子是用作電力的裝置。燃料電池根據使用的燃料和結構、啟動方式等分成若干種，其中，氫燃料電池 和甲醇燃料電池采用高分子材質離子電導膜作為所述離子電導膜。所述高分子材質離子電導膜的代表性例子就是磺化四氟乙烯系列高分子膜(商 標名稱杜邦公司(DuPont)的全氟代磺酸酯(Nafion))。這是由磺化四氟乙烯組成的高 分子主鏈結合由磺基終止的乙基全氟乙烯的結構。在這種結構模式中，據集群網絡模式 相關解釋，逆轉微粒結構離子集群連續分布于碳氟化合物格子內部而形成于微粒之間， 且通過具備大概IOX 10_10m左右直徑的氣孔生成離子傳達路徑。因此，內含具備與此類似的陽電子功能的終止基的氣孔可以用作燃料電池的離 子電導膜。所述高分子材質離子電導膜的弊端如下。采用高分子材質離子電導膜作為離子電導膜時，根據燃料電池驅動溫度的變 化，膜的溫度也會發生變化。由于高分子的特性，溫度發生變化時，分子之間結合的間 距也會發生變化。因此，形成于離子電導膜的離子傳達路徑的直徑也會發生變化。發生 這種現象時，如果啟動燃料電池，會發生不只傳達氫離子而是氫、或者碳化氫等燃料通 過膜侵入的轉型線性，最終在燃料電池內部出現陰極和陽極之間的極化現象，從而急劇 降低燃料電池的性能。而且，燃料電池使用的離子電導膜在其特征上需要對于壓力變化等機械沖擊具 有很強的抗沖擊性。可是，高分子材質離子電導膜對于上述機械沖擊的抗沖擊性較弱， 長期使用時，其性能會變弱。另外，高分子材質離子電導膜從物理角度直接與化學物質接觸。由于高分子的 特征，這種接觸會引起不良化學反應。其結果，會降低組成離子電導膜的物質的性能。而且，為了不損壞高分子材質，需要在非常有限的啟動溫度范圍內運行燃料電 池。因此，需要放棄在高溫啟動中可以得到的各種優點。因此，需要盡快開發出采用所述高分子材質來解決可能會發生的弊端的離子電導膜而用作燃料電池所需離子電導膜。專利技術技術問題的公開為了解決以上問題，本專利技術的目的在于，采用并非高分子材質的無機材質制作 燃料電池的離子電導膜，從而在所有的溫度環境下，即使是高溫環境下也可以運行，得 到在高溫環境下可以得到的各種優點的同時，最大限度提高燃料電池的性能。本專利技術的另一目的在于，采用無機材質制作燃料電池的離子電導膜，從而即使 溫度發生了變化，也可以制造出不存在燃料泄漏等問題的性能穩定的燃料電池。而且，本專利技術的又另一目的在于，對于燃料電池，采用不具備伸縮性的無機離 子電導膜組成燃料電池的離子電導膜，解決現有燃料電池中存在的弊端，即，由于伸縮 性帶來的可靠度降低問題，從而提供一種對于物理沖擊的抗沖擊性強且具有強大活力的 燃料電池。技術方案為了實現本專利技術的上述目的，本專利技術一實施例提供一種包括如下步驟的無機離 子電導膜制造方法，具體步驟包括(a)在金屬管內部分布材質與所述金屬相同的導線而輸 入陰極電流并向所述金屬管輸入陽極電流的步驟以及(b)向所述金屬管和所述導線注入 電解液，在輸入所述陽極電流的所述金屬管的內壁和外壁中至少一部分形成具備若干個 氣孔的無機被膜的步驟。而且，本專利技術另一實施例中提供一種包括如下步驟的無機離子電導膜制造方 法，具體步驟包括(a)與金屬板相隔給定間距的位置上分布材質與所述金屬板相同的導線 而輸入陰極電流并向所述金屬板輸入陽極電流的步驟以及(b)向所述金屬板和所述導線 注入電解液，在輸入所述陽極電流的所述金屬板的至少一個面形成具備若干個氣孔的無 機被膜的步驟。在實施所述(b)步驟之后，還可以進一步包括采用蝕刻法去除形成所述無機被 膜之后殘留的所述金屬管或者所述金屬板中至少一部分的步驟。在實施所述(a)步驟之前，還可以進一步包括采用鹽基溶液蝕刻所述金屬管或者 所述金屬板而去除存在于所述金屬管或者所述金屬板的氧化物，并采用弱酸性溶液實施 剝黑膜處理，從而去除存在于所述金屬管或者所述金屬板的不溶性物質的步驟。所述酸性電解液可以是硫酸溶液。而且，本專利技術另一實施例中，采用具備若干個氣孔的無機離子電導膜作為無機 被膜。所述氣孔的直徑為IOnm 150 μ m。所述無機被膜的厚度為0.1 500 μ m。另外，本專利技術又另一實施例提供一種包括如下步驟的燃料電池制造方法，具體 步驟包括(a)在金屬管的內部分布材質與所述金屬相同的導線并輸入陰極電流，并向所述 金屬管輸入陽極電流的步驟、(b)向所述金屬管和所述導線注入電解液，在輸入所述陽極 電流的所述金屬管的內壁和外壁中至少一部分形成具備若干個氣孔的無機被膜，從而形 成無機離子電導膜的步驟、(c)采用蝕刻法去除形成所述無機被膜之后殘留的所述金屬管 中至少一部分的步驟以及(d)用貴金屬系列催化劑母液浸潤所述無機被膜的內壁和外壁 而形成催化層的步驟。5而且，本專利技術的又另一實施例提供一種包括如下步驟的燃料電池制造方法，具 體步驟包括(a)與金屬板相隔一定間距的位置分布材質與所述金屬板相同的導線而輸入 陰極電流，并向所述金屬板輸入陽極電流的步驟、(b)向所述金屬板和所述導線注入電解 液，在輸入所述陽極電流的所述金屬板的至少一面形成具備若干個氣孔的無機被膜，從 而形成無機離子電導膜的步驟、(c)采用蝕刻法去除形成所述無機被膜之后殘留的所述金 屬板中至少一部分的步驟以及(d)用貴金屬系列催化劑母液浸潤所述無機被膜的兩面而 形成催化層的步驟。所述燃料電池制造方法可以進一步包括(e)使所述催化層接觸包含磺基的有機溶 液，將可以傳導氫離子的磺基置于所述無機被膜的氣孔的步驟。在實施所述(e)步驟之后，可以進一步包括使所述無機被膜的內部或者一面與氫 或者碳化氫接觸，使所述無機被膜的外部或者另一面與空氣或者氧氣接觸的步驟。所述(d)步驟可以進一步包括用白金和釕的混合物催化溶液浸潤所述無機被膜 的內壁且用白金溶液浸潤外壁的步驟。所述(d)步驟可以進一步包括用白金或者釕的混合物催化溶液浸潤所述無機被 膜的兩面中一面且用白金溶液浸潤另一面的步驟。另外，本專利技術又另一實施例中，采用具備內置若干個氣孔的無機離子電導膜的 燃料電池作為無機被膜。所述燃料電池可以進一步包括形成于所述無機離子電導膜的兩面且對于氫分解 反應具有活力的催化層。有益效果本專利技術燃料電池離子電導膜采用并非高分子材質的無機材質制作燃料電池的離 子電導膜，從而在所有的溫度環境下，即使是高溫環境下也可以運行，得到在高溫環境 下可以得到的各種優點的同時，最大限度提高燃料電池的性能。而且，本專利技術燃料電池離子電導膜采用的是無機離子電導膜，所以溫度發生變 化，作為離子傳達本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種無機離子電導膜制造方法，包括： ?。ǎ幔┰诮饘俟艿膬炔糠植疾馁|與所述金屬相同的導線而輸入陰極電流并向所述金屬管輸入陽極電流的步驟； ?。ǎ猓┫蛩鼋饘俟芎退鰧Ь€注入電解液，在輸入所述陽極電流的所述金屬管的外壁和外壁中至少一部分形成具備若干戈氣孔的無機被膜。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】KR 2008-4-29 10-2008-00397571.一種無機離子電導膜制造方法，包括(a)在金屬管的內部分布材質與所述金屬相同的導線而輸入陰極電流并向所述金屬管 輸入陽極電流的步驟；(b)向所述金屬管和所述導線注入電解液，在輸入所述陽極電流的所述金屬管的外壁 和外壁中至少一部分形成具備若干戈氣孔的無機被膜。2.—種無機離子電導膜制造方法，包括(a)與金屬板相隔給定間距的位置上分布材質與所述金屬板相同的導線而輸入陰極電 流，并向所述金屬板輸入陽極電流的步驟；(b)向所述金屬板和所述導線注入電解液，在輸入所述陽極電流的所述金屬板的至少 一個面形成具備若干個氣孔的無機被膜的步驟。3.根據權利要求1或2所述的無機離子電導膜制造方法在實施所述(b)步驟之后，可 以進一步包括形成所述無機被膜之后采用蝕刻法去除殘留的所述金屬管或者所述金屬板 中一部分的步驟。4.根據權利要求1或2所述的無機離子電導膜制造方法，其特征在于在實施所述 (a)步驟之前，進一步包括采用鹽基溶液蝕刻所述金屬管或者所述金屬板而去除存在于所 述金屬管或者所述金屬板的氧化物并采用弱酸性溶液實施剝黑膜處理，從而去除存在于 所述金屬管或者所述金屬板的不溶性物質的步驟。5.根據權利要求1或2所述的無機離子電導膜制造方法，其特征在于所述酸性電解 液是硫酸溶液。6.是無機被膜并具備若干個氣孔的無機離子電導膜。7.根據權利要求6所述的無機離子電導膜，其特征在于所述氣孔的直徑為 IOnm-150 μ m。8.根據權利要求6所述的無機離子電導膜，其特征在于所述無機被膜的厚度為 0.1 500μιη。9.一種燃料電池制造方法，包括(a)在金屬管的內部分布材質與所述相同的導線而輸入陰極電流并向所述金屬管輸入 陽極電流的步驟；(b)向所述金屬管和所述導線注入電解液，在注入所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：柳秉勳，公載景，
申請(專利權)人：株式會社EMW能源，
類型：發明
國別省市：KR
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