[00920590]质子交换膜燃料电池膜电极材料及其制备技术

该电化学能源材料研究小组在马紫峰教授带领下，多年来在质子交换膜燃料电池(PEMFc)关键材料、燃料电池电催化和燃料电池反应器领域取得一系列科研成果。该团队针对电化学能源材料制备中的化学过程问题，以产业化为目标，研究材料合成过程技术。开发成功一系列新颖的质子交换膜燃料电池电催化剂新材料，特别是在氧还原催化剂方面，研制成功非贵金属卟啉系电催化剂，在国际著名的《电化学通讯》上连续报道了非铂催化剂的燃料电池性能，利用质子交换膜燃料电池反应器同时实现发电与化学品合成过程，这些研究工作结果处于国际领先地位，受到国际同行的肯定与好评。所发明的非贵金属卟啉系电催化剂成功地应用于锌-空气燃料电池和质子交换膜燃料电池堆，取得较好的结果，具有产业化开发前景。同时该项目还完成了质子交换膜燃料电池膜电极专用的部分含氟和非氟质子交换膜制备工艺路线。采用单体三氟苯乙烯和间三氟甲基三氟苯乙烯，合成了聚三氟苯乙烯类含氟质子交换膜，完成公斤级磺化聚苯硫醚类聚合物的制备技术。创造性地采用超重力反应器解决了树脂磺化的不均匀问题，获得性能稳定的部分含氟和非氟质子交换树脂。经过质子交换膜燃料电池单电池性能测试，连续性测试由项目实施前的几小时提高到1000小时以上，部分含氟和非氟质子交换膜展现出良好开发潜力。该项目实施过程中，建立了比较完善的质子交换膜燃料电池膜电极材料研究与测试基地，锻炼和培养了一批高水平的科研队伍，培养研究生9名，已经获得授权的自主知识产权技术7项。在国内外学术刊物上发表论文30多篇，参与编写燃料电池方面专著2本。2005年获得上海市科技进步三等奖。近年来，各大燃料电池公司除了PEMFC系统开发，都在PEMFC关键材料研究方面倾注了巨大的人力和财力，但由于商业利益巨大，难以了解其内幕。世界上新一代燃料电池用非贵金属催化剂和非氟质子交换膜的研制刚刚起步，商业化产品尚未问世。因此，有必要迅速开展新一代非氟质子交换膜的研制和开发，跟上国际步伐，掌握具有自主知识产权的专利技术，进而研究开发规模化生产非氟质子交换膜这种关键材料的技术。该项目研究成果，对于自主开发PEMFC关键材料，摆脱国际垄断和控制，发展中国的PEMFC具有重要战略意义。