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一种质子交换膜的老化方法和质子交换膜氢渗测试的方法

摘要

本发明属于质子交换膜性能测试技术领域,特别涉及一种质子交换膜的老化方法和质子交换膜氢渗测试的方法。本发明提供的质子交换膜的老化方法,包括以下步骤:将质子交换膜进行预处理,得到预处理膜;将所述预处理膜进行高能电子束辐照处理,得到老化质子交换膜。引入高能电子束辐照处理,高能电子束与质子交换膜中的聚合物分子产生碰撞,使质子交换膜分子内部的化学键发生断裂,有利于加速了质子交换膜老化的过程,显著提高质子交换膜燃料电池中氢气的渗透,同时质子交换膜表面无明显裂纹和孔洞,便于研究由于质子交换膜的化学降解所引起的氢气从阳极到阴极的渗透。

著录项

  • 公开/公告号CN113125309A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-07-16

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 上海大学;

    申请/专利号CN202110377053.5

  • 发明设计人 杨伟光;王聪;郭辉;龚悦冬;黄璐;

    申请日2021-04-08

  • 分类号G01N13/04(20060101);H01M8/1004(20160101);

  • 代理机构11569 北京高沃律师事务所;

  • 代理人刘丹丹

  • 地址 200444 上海市宝山区上大路99号

  • 入库时间 2023-06-19 11:52:33

说明书

技术领域

本发明属于质子交换膜性能测试技术领域,特别涉及一种质子交换膜的老化方法和质子交换膜氢渗测试的方法。

背景技术

在燃料电池中,质子交换膜的耐久性直接关系着整个燃料电池的性能和寿命。质子交换膜的老化会导致质子交换膜的失效,引起阳极侧氢气渗透,而氢气渗透会进一步加速质子交换膜的老化过程,降低膜的耐久性,从而显著降低和缩减质子交换膜燃料电池的性能和寿命。因此,了解和研究质子交换膜老化和氢气渗透的机理对提高质子交换膜的耐久性以及燃料电池的寿命具有重大意义。进一步的,为了对质子交换膜的老化及氢气渗透机理进行深入的研究,适宜的质子交换膜老化方法是十分重要的。

质子交换膜的老化原因可以分为物理老化和由于化学降解老化,物理老化是由于质子交换膜在燃料电池工作期间受到局部应力的影响,导致质子交换膜的蠕变,产生针孔和裂纹;化学降解老化是由于自由基对质子交换膜中高分子聚合物的攻击导致膜变薄同时排放出膜组分,从而导致膜的老化。中国汽车工业协会提出研究物理老化可采用相对湿度循环的加速老化方法,研究化学降解所引起的老化可采用维持稳态开路电压(OCV)的加速老化方法(T/CAAMTB 12-2020)。但上述老化方法都需要在燃料电池环境之内才能进行,也就是需要将质子交换膜组装成燃料电池才能完成对质子交换膜的老化,这就不可避免的增加了工艺的复杂性和对设备的要求。

此外,Fenton加速体系(Fe

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种质子交换膜的老化方法,无须组装为燃料电池,操作简便,由本发明提供的老化方法所得的质子交换膜表面无明显孔洞和裂缝,可用于化学降解老化的研究。

为了实现上述发明的目的,本发明提供以下技术方案:

本发明提供了一种质子交换膜的老化方法,包括以下步骤:

将质子交换膜进行预处理除去所述质子交换膜中的有机杂质和无机离子,得到预处理膜;

将所述预处理膜进行高能电子束辐照处理,得到老化质子交换膜。

优选的,所述预处理包括:依次进行双氧水洗和酸洗。

优选的,所述双氧水洗用双氧水的质量分数为1~10%;所述双氧水洗的温度为80℃,时间为30~90min。

优选的,所述酸洗用酸为稀硫酸;所述稀硫酸的摩尔浓度为0.1~1mol/L;所述酸洗的温度为80℃,时间为30~90min。

优选的,所述高能电子束辐照处理的条件包括:电子的能量为1.0MeV~3.0MeV,电子束流的强度为5~20mA,辐照剂量为20~500kGy。

优选的,所述高能电子束辐照处理的辐照方式为来回扫描式。

优选的,所述高能电子束辐照处理在隔绝空气条件下进行。

优选的,所述高能电子束辐照处理的设备为高频高压电子加速器。

优选的,所述高能电子束辐照处理前,包括将所述预处理膜进行保护处理;

所述保护处理为:将预处理膜置于透明塑料包装袋中,排除透明塑料包装袋内的空气后将透明塑料包装袋封口密封。

本发明还提供了一种质子交换膜氢渗测试的方法,包括以下步骤:

将质子交换膜进行老化处理,得到老化质子交换膜,所述老化处理采用上述技术方案所述的老化方法;

对所得的老化质子交换膜进行氢渗测试。

本发明提供了一种质子交换膜的老化方法,包括以下步骤:将质子交换膜进行预处理除去所述质子交换膜中的有机杂质和无机离子,得到预处理膜;将所述预处理膜进行高能电子束辐照处理,得到老化质子交换膜。本发明通过对质子交换膜进行预处理,有利于有效的清除质子交换膜表面的有机杂质和无机杂质,避免杂质对质子交换膜性能的影响;引入高能电子束辐照处理,高能电子束与质子交换膜中的聚合物分子产生碰撞,使质子交换膜分子内部的化学键发生断裂,有利于加速了质子交换膜老化的过程,显著提高质子交换膜燃料电池中氢气的渗透,同时质子交换膜表面无明显裂纹和孔洞,便于研究由于质子交换膜的化学降解所引起的氢气从阳极到阴极的渗透。而且本发明提供的老化方法无需进行燃料电池的组装即可完成对质子交换膜的老化,操作简便、快捷。

实施例测试结果表明,由本发明提供的老化方法处理的老化质子交换膜表面无裂纹和,表观良好;老化方法处理后所得的老化质子交换膜组装为燃料电池后,燃料电池的氢渗电流明显增加,质子交换膜化学老化明显,满足氢气渗透研究的需要。

附图说明

图1为实施例3老化方法处理前质子交换膜表面的SEM图;

图2为实施例3老化方法处理后质子交换膜表面的SEM图。

具体实施方式

本发明提供了一种质子交换膜的老化方法,包括以下步骤:

将质子交换膜进行预处理除去所述质子交换膜中的有机杂质和无机离子,得到预处理膜;

将所述预处理膜进行高能电子束辐照处理,得到老化质子交换膜。

在本发明中,若无特殊说明,所述各物质均为本领域技术人员熟知的市售商品。

本发明将质子交换膜进行预处理除去所述质子交换膜中的有机杂质和无机离子,得到预处理膜。

本发明对所述质子交换膜没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的质子交换膜即可,具体的,如美国戈尔(Core)公司的质子交换膜,型号为M735.18。

在本发明中,所述预处理优选包括:依次进行双氧水洗和酸洗。在本发明中,所述双氧水洗用双氧水的质量分数优选为1~10%,更优选为2~9%,再优选为3~8%。在本发明中,所述双氧水洗的温度优选为80℃;时间优选为30~90min,更优选为40~80min,再优选为50~70min。在本发明中,所述双氧水洗优选在水浴的条件下进行;本发明对所述水浴没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的水浴即可。本发明通过双氧水洗,去除质子交换膜中的有机杂质。

所述双氧水洗后,本发明优选将所得双氧水洗质子交换膜进行水洗。在本发明中,所述水洗优选包括冲洗和浸泡。本发明对所述冲洗没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的冲洗即可。在本发明中,所述浸泡的温度优选为80℃;时间优选为30~90min,更优选为40~80min,再优选为50~70min。在本发明中,所述浸泡优选在水浴的条件下进行;本发明对所述水浴没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的水浴即可。本发明通过水洗,去除质子交换膜中的过氧化氢。

在本发明中,所述酸洗用酸优选为稀硫酸;所述稀硫酸的摩尔浓度优选为0.1~1mol/L,更优选为0.2~0.9mol/L,再优选为0.3~0.8mol/L。在本发明中,所述酸洗的温度优选为80℃;时间优选为30~90min,更优选为40~80min,再优选为50~70min。在本发明中,所述酸洗优选在水浴的条件下进行;本发明对所述水浴没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的水浴即可。本发明通过酸洗去除质子交换膜中的无机杂质。

所述酸洗后,本发明优选将所得酸洗质子交换膜进行水洗。在本发明中,所述水洗优选包括冲洗和浸泡。本发明对所述冲洗没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的冲洗即可。在本发明中,所述浸泡的温度优选为80℃;时间优选为30~90min,更优选为40~80min,再优选为50~70min。在本发明中,所述浸泡优选在水浴的条件下进行;本发明对所述水浴没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的水浴即可。本发明通过水洗,去除质子交换膜中的硫酸。

得到预处理膜后,本发明将所述预处理膜进行高能电子束辐照处理,得到老化质子交换膜。

在本发明中,所述高能电子束辐照处理的条件包括:电子的能量优选为1.0MeV~3.0MeV,更优选为1.5MeV~2.5MeV,最优选为2.0MeV;电子束流的强度优选为5~20mA,更优选为8~17mV,最优选为10mA;辐照剂量优选为20~500kGy,更优选为20~400kGy,再优选为20~300kGy。在本发明中,所述高能电子束辐照处理优选在常温常压条件下进行;本发明对所述常温常压没有特殊限定,以本领域技术人员公知的常温常压即可,具体的,如18~25℃,1atm。在本发明中,所述高能电子束辐照处理优选在隔绝空气条件下进行,以防止空气中的杂质对高能电子束辐照的干扰。

在本发明中,所述高能电子束辐照处理的辐照方式优选为来回扫描式。本发明对所述辐照方式中来回扫描的扫描速率没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的扫描速率即可。在本发明中,所述高能电子束辐照处理的设备优选为高频高压电子加速器。

在本发明中,所述高能电子束辐照处理前,优选还包括:将所述预处理膜进行保护处理。在本发明中,所述保护处理优选为:将预处理膜置于透明塑料包装袋中,排除透明塑料包装袋内的空气后将透明塑料包装袋封口密封;本发明对所述封口密封没有特殊限定,采用技术人员熟知的封口密封即可。

在本发明中,所述透明塑料包装袋的材质优选为聚乙烯(PE)。本发明对所述透明塑料包装袋的尺寸没有要求,以质子交换膜能够单层铺展在透明塑料包装袋内为准。

本发明通过保护处理,防止空气中的杂质对高能电子束辐照的干扰。

高能电子束辐照处理后,本发明优选还包括去除透明塑料包装袋。

本发明还提供了一种质子交换膜氢渗测试的方法,包括以下步骤:

将质子交换膜进行老化处理,得到老化质子交换膜,所述老化处理采用上述技术方案所述的老化方法;

对所得的老化质子交换膜进行氢渗测试。

本发明将质子交换膜进行老化处理,得到老化质子交换膜。在本发明中,所述老化处理采用上述技术方案所述的老化方法,在此不再赘述。

得到老化质子交换膜后,本发明对所得的老化质子交换膜进行氢渗测试。

本发明对所述氢渗测试没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的氢渗测试即可,具体的,如将质子交换膜组装为膜电极后采用搭建燃料电池平台,进行氢渗测试。

为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的一种质子交换膜的老化方法和质子交换膜氢渗测试的方法进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

将7cm×7cm的质子交换膜(Core公司,型号为M735.18)浸泡在5wt.%的双氧水中,于80℃水浴条件下保温60min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温60min,然后将所得的水洗质子交换膜浸泡于1mol/L的稀硫酸中,于80℃水浴条件下保温60min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温60min,得到预处理膜;

将所得预处理膜单层平铺于透明塑料包装袋内,去除透明塑料包装袋内的空气后将透明塑料包装袋封口密封,得到待辐照体系;

将所得待辐照体系置于辐照机台上,常温常压下,采用来回扫描式的辐照方式,利用高频高压电子加速器对待辐照体系进行高能电子束辐照处理,高能电子束辐照处理条件包括:高频高压电子加速器中电子的能量为2.0MeV,电子束流的强度为10mA,辐照剂量为20kGy,去除透明塑料包装袋,得到老化质子交换膜。

应用例1

本应用例中,Pt/C催化剂购自Johnson Matthey公司,Nafion溶液购自DuPont公司。

将7mg的Pt/C催化剂(Pt质量分数为40%)、3mL的Nafion溶液(Nafion质量分数为5%)和10mL异丙醇水溶液(异丙醇和超纯水体积比为3:1)混合,超声分散60min,得到催化剂浆料;

将所得催化剂浆料涂覆在实施例1所得老化质子交换膜两侧,其中,以高能电子束入射面为阳极侧,以非高能电子束入射面为阴极侧,催化剂浆料涂覆量为:阳极侧Pt负载量为0.2mg/cm

采用搭建燃料电池平台,将测试条件调整到氢渗测试预定值,阴极通入氮气,阳极通入氢气,在气体进气压强为120kPa、气体流量为0.2splm、气体相对湿度为50%以及燃料电池工作温度为75℃条件下,增加负载使输出电压为0.3V,待电压稳定后认为膜电极活化完全,进行氢渗测试。

实施例2

将6cm×6cm的质子交换膜(Core公司,型号为M735.18)浸泡在3wt.%的双氧水中,于80℃水浴条件下保温70min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温70min,然后将所得的水洗质子交换膜浸泡于0.5mol/L的稀硫酸中,于80℃水浴条件下保温70min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温70min,得到预处理膜;

将所得预处理膜单层平铺于透明塑料包装袋内,去除透明塑料包装袋内的空气后将透明塑料包装袋封口密封,得到待辐照体系;

将所得待辐照体系置于辐照机台上,常温常压下,采用来回扫描式的辐照方式,利用高频高压电子加速器对待辐照体系进行高能电子束辐照处理,高能电子束辐照处理条件包括:高频高压电子加速器中电子的能量为2.0MeV,电子束流的强度为10mA,辐照剂量为60kGy,去除透明塑料包装袋,得到老化质子交换膜。

应用例2

本应用例中,Pt/C催化剂购自Johnson Matthey公司,Nafion溶液购自DuPont公司。

将10mg的Pt/C催化剂(Pt质量分数为40%)、5mL的Nafion溶液(Nafion质量分数为5%)和15mL异丙醇水溶液(异丙醇和超纯水体积比为4:1)混合,超声分散80min,得到催化剂浆料;

将所得催化剂浆料涂覆在实施例1所得老化质子交换膜两侧,其中,以高能电子束入射面为阳极侧,以非高能电子束入射面为阴极侧,催化剂浆料涂覆量为:阳极侧Pt负载量为0.2mg/cm

采用搭建燃料电池平台,将测试条件调整到氢渗测试预定值,阴极通入氮气,阳极通入氢气,在气体进气压强为120kPa、气体流量为0.2splm、气体相对湿度为50%以及燃料电池工作温度为75℃条件下,增加负载使输出电压为0.3V,待电压稳定后认为膜电极活化完全,进行氢渗测试。

实施例3

将7cm×7cm的质子交换膜(Core公司,型号为M735.18)浸泡在4wt.%的双氧水中,于80℃水浴条件下保温80min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温80min,然后将所得的水洗质子交换膜浸泡于0.4mol/L的稀硫酸中,于80℃水浴条件下保温80min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温80min,得到预处理膜;

将所得预处理膜单层平铺于透明塑料包装袋内,去除透明塑料包装袋内的空气后将透明塑料包装袋封口密封,得到待辐照体系;

将所得待辐照体系置于辐照机台上,常温常压下,采用来回扫描式的辐照方式,利用高频高压电子加速器对待辐照体系进行高能电子束辐照处理,高能电子束辐照处理条件包括:高频高压电子加速器中电子的能量为2.0MeV,电子束流的强度为10mA,辐照剂量为120kGy,去除透明塑料包装袋,得到老化质子交换膜。

对老化方法处理前的质子交换膜进行电镜扫描测试,所得SEM图见图1;对老化方法处理后的质子交换膜表面进行电镜扫描测试,所得SEM图见图2。由图1和图2可见,在本发明提供的老化方法处理后,质子交换膜内物质析出到膜表面,质子交换膜表面无明显损伤,表面无明显裂纹和针孔。

应用例3

本应用例中,Pt/C催化剂购自Johnson Matthey公司,Nafion溶液购自DuPont公司。

将13mg的Pt/C催化剂(Pt质量分数为40%)、6mL的Nafion溶液(Nafion质量分数为5%)和20mL异丙醇水溶液(异丙醇和超纯水体积比为4:1)混合,超声分散80min,得到催化剂浆料;

将所得催化剂浆料涂覆在实施例1所得老化质子交换膜两侧,其中,以高能电子束入射面为阳极侧,以非高能电子束入射面为阴极侧,催化剂浆料涂覆量为:阳极侧Pt负载量为0.2mg/cm

采用搭建燃料电池平台,将测试条件调整到氢渗测试预定值,阴极通入氮气,阳极通入氢气,在气体进气压强为120kPa、气体流量为0.2splm、气体相对湿度为50%以及燃料电池工作温度为75℃条件下,增加负载使输出电压为0.3V,待电压稳定后认为膜电极活化完全,进行氢渗测试。

实施例4

将8cm×8cm的质子交换膜(Core公司,型号为M735.18)浸泡在5wt.%的双氧水中,于80℃水浴条件下保温80min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温80min,然后将所得的水洗质子交换膜浸泡于0.6mol/L的稀硫酸中,于80℃水浴条件下保温80min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温80min,得到预处理膜;

将所得预处理膜单层平铺于透明塑料包装袋内,去除透明塑料包装袋内的空气后将透明塑料包装袋封口密封,得到待辐照体系;

将所得待辐照体系置于辐照机台上,常温常压下,采用来回扫描式的辐照方式,利用高频高压电子加速器对待辐照体系进行高能电子束辐照处理,高能电子束辐照处理条件包括:高频高压电子加速器中电子的能量为2.0MeV,电子束流的强度为10mA,辐照剂量为140kGy,去除透明塑料包装袋,得到老化质子交换膜。

应用例4

本应用例中,Pt/C催化剂购自Johnson Matthey公司,Nafion溶液购自DuPont公司。

将15mg的Pt/C催化剂(Pt质量分数为40%)、8mL的Nafion溶液(Nafion质量分数为5%)和22mL异丙醇水溶液(异丙醇和超纯水体积比为4:1)混合,超声分散80min,得到催化剂浆料;

将所得催化剂浆料涂覆在实施例1所得老化质子交换膜两侧,其中,以高能电子束入射面为阳极侧,以非高能电子束入射面为阴极侧,催化剂浆料涂覆量为:阳极侧Pt负载量为0.2mg/cm

采用搭建燃料电池平台,将测试条件调整到氢渗测试预定值,阴极通入氮气,阳极通入氢气,在气体进气压强为120kPa、气体流量为0.2splm、气体相对湿度为50%以及燃料电池工作温度为75℃条件下,增加负载使输出电压为0.3V,待电压稳定后认为膜电极活化完全,进行氢渗测试。

实施例5

将6cm×6cm的质子交换膜(Core公司,型号为M735.18)浸泡在4wt.%的双氧水中,于80℃水浴条件下保温60min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温60min,然后将所得的水洗质子交换膜浸泡于0.5mol/L的稀硫酸中,于80℃水浴条件下保温60min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温60min,得到预处理膜;

将所得预处理膜单层平铺于透明塑料包装袋内,去除透明塑料包装袋内的空气后将透明塑料包装袋封口密封,得到待辐照体系;

将所得待辐照体系置于辐照机台上,常温常压下,采用来回扫描式的辐照方式,利用高频高压电子加速器对待辐照体系进行高能电子束辐照处理,高能电子束辐照处理条件包括:高频高压电子加速器中电子的能量为2.0MeV,电子束流的强度为10mA,辐照剂量为180kGy,去除透明塑料包装袋,得到老化质子交换膜。

应用例5

本应用例中,Pt/C催化剂购自Johnson Matthey公司,Nafion溶液购自DuPont公司。

将17mg的Pt/C催化剂(Pt质量分数为40%)、10mL的Nafion溶液(Nafion质量分数为5%)和25mL异丙醇水溶液(异丙醇和超纯水体积比为4:1)混合,超声分散80min,得到催化剂浆料;

将所得催化剂浆料涂覆在实施例1所得老化质子交换膜两侧,其中,以高能电子束入射面为阳极侧,以非高能电子束入射面为阴极侧,催化剂浆料涂覆量为:阳极侧Pt负载量为0.2mg/cm

采用搭建燃料电池平台,将测试条件调整到氢渗测试预定值,阴极通入氮气,阳极通入氢气,在气体进气压强为120kPa、气体流量为0.2splm、气体相对湿度为50%以及燃料电池工作温度为75℃条件下,增加负载使输出电压为0.3V,待电压稳定后认为膜电极活化完全,进行氢渗测试。

实施例6

将7cm×7cm的质子交换膜(Core公司,型号为M735.18)浸泡在5wt.%的双氧水中,于80℃水浴条件下保温90min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温90min,然后将所得的水洗质子交换膜浸泡于0.5mol/L的稀硫酸中,于80℃水浴条件下保温90min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温90min,得到预处理膜;

将所得预处理膜单层平铺于透明塑料包装袋内,去除透明塑料包装袋内的空气后将透明塑料包装袋封口密封,得到待辐照体系;

将所得待辐照体系置于辐照机台上,常温常压下,采用来回扫描式的辐照方式,利用高频高压电子加速器对待辐照体系进行高能电子束辐照处理,高能电子束辐照处理条件包括:高频高压电子加速器中电子的能量为2.0MeV,电子束流的强度为10mA,辐照剂量为200kGy,去除透明塑料包装袋,得到老化质子交换膜。

应用例6

本应用例中,Pt/C催化剂购自Johnson Matthey公司,Nafion溶液购自DuPont公司。

将17mg的Pt/C催化剂(Pt质量分数为40%)、10mL的Nafion溶液(Nafion质量分数为5%)和25mL异丙醇水溶液(异丙醇和超纯水体积比为4:1)混合,超声分散80min,得到催化剂浆料;

将所得催化剂浆料涂覆在实施例1所得老化质子交换膜两侧,其中,以高能电子束入射面为阳极侧,以非高能电子束入射面为阴极侧,催化剂浆料涂覆量为:阳极侧Pt负载量为0.2mg/cm

采用搭建燃料电池平台,将测试条件调整到氢渗测试预定值,阴极通入氮气,阳极通入氢气,在气体进气压强为120kPa、气体流量为0.2splm、气体相对湿度为50%以及燃料电池工作温度为75℃条件下,增加负载使输出电压为0.3V,待电压稳定后认为膜电极活化完全,进行氢渗测试。

对比例1

将6cm×6cm的质子交换膜(Core公司,型号为M735.18)浸泡在5wt.%的双氧水中,于80℃水浴条件下保温70min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温70min,然后将所得的水洗质子交换膜浸泡于1mol/L的稀硫酸中,于80℃水浴条件下保温70min,去离子水冲洗后浸泡于去离子水中,于80℃水浴条件下保温70min,得到预处理膜;

将10mg的Pt/C催化剂(Pt质量分数为40%)、5mL的Nafion溶液(Nafion质量分数为5%)和15mL异丙醇水溶液(异丙醇和超纯水体积比为4:1)混合,超声分散80min,得到催化剂浆料;

将所得催化剂浆料涂覆在实施例1所得老化质子交换膜两侧,其中,以高能电子束入射面为阳极侧,以非高能电子束入射面为阴极侧,催化剂浆料涂覆量为:阳极侧Pt负载量为0.2mg/cm

采用搭建燃料电池平台,将测试条件调整到氢渗测试预定值,阴极通入氮气,阳极通入氢气,在气体进气压强为120kPa、气体流量为0.2splm、气体相对湿度为50%以及燃料电池工作温度为75℃条件下,增加负载使输出电压为0.3V,待电压稳定后认为膜电极活化完全,进行氢渗测试。

应用例1~6及对比例1氢渗测试所得氢渗电流测试结果见表1。

表1应用例1~6及对比例1氢渗测试所得氢渗电流测试结果

由表1可见,质子交换膜经本发明提供的高能电子束辐照处理后进行氢渗测试,燃料电池的氢渗电流随辐照剂量的增加而增加,当辐照剂量为200KGy时燃料电池的氢渗电流明显增大;未经高能电子束辐照处理的质子交换膜制备的燃料电池的氢渗电流为1.11mA/cm

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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