含氟塑料薄膜在清洁能源电池中的应用.pdf

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1、工程塑料应用2011年，第39卷，第10期含氟塑料薄膜在清洁能源电池中的应用苑会林(北京化工大学，北京市高分子材料加工重点实验室，北京100029)摘要简述了含氟塑料薄膜在清洁能源电池中的应用。分别论述了用于锂电池的PVDF隔离膜，以及用于燃料电池、风力发电蓄能电池钒电池的全氟磺酸离子膜的应用与制作方法。介绍了笔者在相关领域的最新研究成果。关键词隔离膜氟塑料离子交换膜燃料电池钒电池可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水的情况下，现在发展较快的就是锂电池和钒电池，以’力、风力、太阳能等能源。可再生能源不存在能源耗及燃氢电池。笔者介绍用

2、于这些电池关键部件的氟竭的可能，因此日益受到许多国家重视。塑料膜和全氟磺酸离子交换膜。太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他1氟塑料膜的制备形式的热能、电能、化学能，能源转换过程中不产生1．1聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的制备其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无微孔膜的制备方法有以下几种：污染的新型能源。太阳能光伏发电的能源来源于取(1)凝胶沉淀法之不尽，用之不竭的太阳能，是资源最丰富的可再生凝胶沉淀法是人们采用最多的制备PVDF微孔能源。光伏发电将在中国未来的电力供应中扮演着膜的方法之一，主要有干法(蒸发沉淀法)和湿法重

3、要的角色，预计2020年累计装机将达到30GW，(浸没沉淀法)两种方式。对于干法制膜，20世纪2050年将达到100GW。根据电力科学院的预测，80年代，日本就研制出“溶胶流延滚筒法”的膜制备到2050年中国可再生能源发电将占到全国总电力技术，这种制膜过程为：将物料置于流延机上方的V装机的25％，其中光伏发电占到5％。型流延槽内，而后物料靠自重在滚筒上流延成膜，当风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。滚筒回转一半时，将膜揭下即可，制膜过程中，为了据估算，全世界的风能总量约1300亿千瓦。在自然很顺利地将所成的膜揭下来，可以在辊的表面

4、镀一界中，风是一种无污染而且储量巨大的能源。随着层重金属，但是这样的造价较高，提高了制备成本，全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的却仅50％的利用率；“溶胶流延涂布法”制膜技术在开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，我国已经被开发出来，其制膜过程为：先将混合好的保护我们赖以生存的地球。胶溶液靠重力在刚带上流延，并依靠刮板成膜，这种氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成制膜方法中，混合原料的粘度和质量对成膜过程有了宇宙质量的75％，除空气中含有氢气外，它主要很大的影响，使薄膜的厚度不好调节，因此使这种方以化合物的形态贮

5、存于水中，而水是地球上最广泛法的广泛应用受到一定限制。的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它而湿法的主要制膜过程为：在室温下，将PVDF所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量与一种或几种溶剂混合均匀配制成铸膜液，其中溶还大9000倍。氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧剂应为极性的高沸点溶剂；然后将铸膜液浸入凝固时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生对环浴中，凝固浴一般为水、酮或醇等非溶剂；铸膜液浸境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也入凝固浴之后会发生双扩散过程，即凝固浴中的非不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续

6、制氢，反溶剂向聚合物中扩散，铸膜液中的溶剂向非溶剂中复循环使用。扩散；经过两相间不断地彼此扩散，该扩散体系就会获得太阳能、风能、氢能这些能源，将其转变成形成液一液相分离；最后，经相转化之后便形成各种电能，已经是被解决了的课题，但是如何将这些能源结构与形态的PVDF微孔膜；而干法主要是通过溶储存、输送和利用是清洁能源使用的一个瓶颈，由此剂的蒸发而使铸膜液固化成膜。产生的问题是电能储存。电能储存需要电池或电瓶，在摒弃铅酸蓄电池收稿日期：2011，08-11苑会林：含氟塑料薄膜在清洁能源电池中的应用61图1所示为湿法制备微孔膜过程中的相转化

7、时复合膜结构与性能的一些影响因素，主要包括制备的液一固相界面，采用湿法制备微孔膜时，先将铸膜方法、聚合物浓度和冷却方法等因素。液刮膜，然后再马上浸入到凝固浴中，此时，凝固浴TIPS也存在着一些缺陷，如由于聚合物溶液在中的非溶剂向聚合物内扩散，而溶剂则向凝固浴中高温下混合配制而使得能耗比较高，一般制得的微扩散；当非溶剂与溶剂相互扩散到某种程度时，使得孔膜为球晶或蜂窝状结构，而网络状膜孔结构通常铸膜液成为热力学不稳定状态，随之溶液就会发生很难得到。相分离行为；分相以后，聚合物富相固化而形成微孔1．2全氟磺酸离子交换膜的制备膜的主要支撑部分

8、，而贫相就会形成膜孔；该相转化全氟磺酸离子交换膜的成型方法主要有两种：法的制膜体系一般为聚合物／溶剂／非溶剂体系，而熔融挤出法和流延法。有时对于不同的制膜要求，往往会在铸膜液中加入(1)熔融挤出法添加剂，除了改变配方之外