我所和大连化物所共同承担的中科院创新方向性项目 “质子交换膜燃料电池用含氟质子交换膜的研制”（KJCX2-SW-202）通过专家组验收

2005年9月13日，假座上海神力科技有限公司，由中国科学院高技术研究与发展局组织专家对我所和大连化学物理研究所承担的中国科学院知识创新工程重要方向性项目“质子交换膜燃料电池用含氟质子交换膜的研制”进行了项目结题验收。项目负责人吕龙研究员对整个项目的研究和中试进行了结题汇报，并作了“新型聚三氟苯乙烯类含氟质子交换树酯的中试合成工艺研究”和“成膜工艺研究和膜性能评价“的课题研究报告 ，课题负责人大连化学物理研究所张华民研究员作了“电化学性能和运行寿命实验研究”的课题研究报告。专家组认真审阅并听取了项目以及课题的执行情况报告，对项目的主要考核目标和完成情况进行了综合检查，并现场考察了该项目的研究和测试平台（质子膜燃料电池测试系统）。

专家组经过讨论认为：

质子膜燃料电池用含氟质子交换膜是燃料电池的关键材料之一，其研究开发意义重大。该项目经过四年的研究，比较好地完成了项目总体目标要求；项目组重视树脂合成及膜和膜电极三合一组件评价技术平台建设。在磺化树脂的中试合成工艺研究方面，建立了20升聚合及磺化反应装置的中试设备，成功地开展了公斤级聚合物的中试合成工艺研究，完成了一系列关键的三氟苯乙烯类单体的合成，单体的收率大于80％，纯度大于99％；聚合物磺化工艺反应条件温和、磺化度可控、磺化树脂均匀性好，聚合和磺化反应收率在85－90％，树脂的重均分子量为80万左右，数均分子量为21万左右，热分解温度大于323℃。建立了质子交换膜的单电池性能测试系统，解决了单一膜的三合一电极制作工艺；在质子交换膜的成膜工艺研究方面，使用不锈钢湿膜制备器，基本上解决了膜厚度均匀性的问题，其膜厚度在30－100μm间可调，厚度均匀性在10％以内，膜宽度达到了40cm.完成了质子膜燃料电池180小时不间断运行试验，结果表明其具有较好的电化学性能和运行稳定性,各项性能－离子交换容量、抗拉强度、质子电导、水溶胀性等均达到了项目指标要求，气体渗透系数与Nafion膜相当；

根据所研制的新型含氟质子交换膜材料，开展了相应复合膜的研制工作，并初步进行了新型含氟质子交换膜的燃料电池性能和运行寿命试验研究。用复合膜制备了新型的电极三合一组件，以空气为氧化剂、氢气为燃料，在1atm，单电池电流密度在0.6V达到800mA/cm²;以氧气为氧化剂时，单电池电流密度在0.6V达到1A/cm²。单电池运行寿命试验超过1000小时，性能基本保持不变；在研究过程中建立了三个研究平台，即：项目运行平台——以新型聚三氟苯乙烯类含氟质子交换膜的实验室小试工艺作为无形资产，与有关企业合作，组建了以含氟质子交换膜为核心技术的上海中科同力化工材料有限责任公司，加快了相关工作进度。2）新型含氟质子交换膜的中试合成平台——20升全玻璃合成、聚合及磺化反应装置。3）膜的单电池性能测试平台——全自动PEMFC测试系统；本项目已申请发明专利5项，授权2项，并形成了一支年轻的研究开发队伍。

专家组建议项目组应加强成膜工艺与工艺参数的研究，尤其是复合膜成膜工艺，进一步改善膜的机械强度。

科研处