高壓均質機｜分散全氟磺酸樹脂溶液

一、質子交換膜燃料電池

質子交換膜（PEM）燃料電池是指以質子導電膜為電解質，同時作為電化學電池中的隔膜，將陽極與陰極分離。由于這種類型的燃料電池膜電解質在質子上起作用，因此可以使用任何易于氧化的富氫燃料，例如氫氣、低級醇（甲醇、乙醇）和酸（甲酸）。

二、全氟磺酸質子交換膜

質子交換膜是氫燃料電池的核心關鍵材料,其耐久性直接影響著質子交換膜燃料電池的使用壽命。全氟磺酸膜是目前質子交換膜燃料電池中使用最多的一類質子交換膜，由電中性半結晶聚合物四氟乙烯主鏈和與主鏈連接的側鏈磺酸（ SO3- ）基團組成，因此，全氟磺酸膜具有化學穩定性好、強度高和磺酸根親水性強、電導率高的優點。

三、全氟磺酸制備工藝

目前，全氟磺酸膜的制備方法主要有以下幾種：

熔融擠出流延法

原理：通過熔融擠出機將全氟磺酸樹脂熔融并擠出，然后在流延機上冷卻固化成膜。

優點：工藝成熟，適合大規模生產。

缺點：成膜后需要轉型，且螺桿攪動可能對分子鏈造成損傷，影響膜性能。

實例：美國杜邦的Nafion系列膜就是通過該方法制備出來的。

溶液澆注成型法：

原理：將全氟磺酸樹脂溶解在溶劑中，形成溶液后澆注在支撐體上，通過蒸發溶劑和固化得到膜。

優點：工藝簡單，適合小規模或特殊需求的生產。

缺點：只能間歇生產，難以大規模連續化。

溶液鋼帶流延法：

原理：將全氟磺酸樹脂溶液澆注在鋼帶上，通過控制鋼帶的速度和溫度，使溶液在鋼帶上流延并固化成膜。

優點：可以制備較薄的膜，且膜的性能較為均勻。

實例：有研究者通過該方法制備了厚度為200微米左右的單膜。

四、高壓均質機分散全氟磺酸質子交換膜

高壓均質機通過高壓往復泵產生動力和傳送物料，使物料在高壓下通過工作閥時，產生劇烈的剪切、沖撞和空穴作用。這種作用機制使得全氟磺酸溶液能夠因相互碰撞和剪切而得到超細化，從而實現全氟磺酸樹脂溶液的均勻分散。這不僅可以提高全氟磺酸樹脂溶液的分散均勻性，還可以確保全氟磺酸樹脂溶液的穩定性和一致性。