科创中国
宽温域质子交换膜材料
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-10-13 15:29:45
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 孙孟佳 | 2023-10-13 15:29:45
合肥低碳研究院开展质子交换膜材料设计合成技术——聚苯基质子交换膜材料研发与设计，合成相关问题与应用端测试问题已基本解决。实现指标：分子量>150 kDa；热稳定性>150℃、化学稳定性在Fenton测试条件下，质量损失<5%；在20-120℃宽温域、20-95%RH湿度范围内质子电导率达到全氟磺酸树脂水平，具体表现为95%RH下，电导率>150 mS cm-1，在20%RH下，电导率>5 mS cm-1；机械强度>20 MPa；自支撑膜材料燃料电池性能与Nafion NRE 211一致，在低湿度条件下，性能超Nafion NRE 211 10%左右，OCV工况条件下运行1000h，性能衰减<10%，耐氧化稳定性为Nafion NRE 211的5-10倍。
质子交换膜作为其中的关键部件，目前商业化膜材料以全氟磺酸树脂为主，由于合成难度高，一度成为卡脖子技术并主要依赖进口。随着燃料电池的发展与相关要求的提高，全氟磺酸树脂膜材料的缺点已逐步暴露，如热稳定性差、气体渗透率高、耐氧化稳定性差等问题严重限制着质子交换膜燃料电池的发展。加拿大Ionomr Innovations Inc.近两年已成功将磺化苯代聚苯基质子交换膜材料商业化，成为世界上第一家相关产品的公司，标志着质子交换膜材料的发展进入了一个新的阶段。国内相关研发与产业化仍聚焦全氟磺酸树脂材料，且性能与国外具有一定差异。本项目旨在第二代聚苯基质子交换膜材料在中国的产业化，实现氢能领域的技术突破。
本项目研制的材料为质子交换膜材料，主要用于质子交换膜燃料电池与水电解。
龙志，博士、合肥低碳研究院先进材料中心执行主任，2020年于日本顶级燃料电池研究机构，山梨大学燃料电池纳米材料中心、清洁能源研究中心获博士学位，同年加入早稻田大学-TAKAHATA PRECISION Co., LTD.联合实验室进行博士后研究。2022年1月加入深圳先进技术研究院多尺度晶体材料研究中心，同年备案中国科学院“百人计划”。主要从事氢能电化学器件中离聚物材料设计合成，研究成果在iScience，***, *** 等杂志上发表第一作者论文14篇，申请相关专利10余项。现有团队包含副教授1人，工程师2人，研究生5人。市场与产业化方面包含刘瑜东（本科、从事新能源产业10余年）、王天旭（本科、从事机械加工与设计8年）。
目前以为该项目提供科研经费400余万元，与初步完成材料合成，预期需投入1000万元，用于项目小试，实现公斤级样品生成与卷对卷膜材料制备。研发磺化聚苯基质子交换膜材料，为国内燃料电池和水电解企业提供高性能质子交换膜，实现新一代燃料电池和水电解技术中的弯道超车。进而，借助相关产业线的开发，实现复合膜材料的制备工艺，构建自主知识产权的聚苯基材料制备方法与生产工艺，在下一代燃料电池和水电解技术中实现国际领先地位。
转化方式包含技术转让，技术入股，技术合作，投资入股。期望投资额度为1000万，同时进行化工产业园区共同。
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