[发明专利]具有多孔隙的离子交换膜及其制造方法

说明书

本发明公开了一种具有多孔隙的离子交换膜及其制造方法，该制造方法包含以下步骤：A.将一多孔隙材料置入一加热空间内；B.使该加热空间内形成真空状态；C.于该加热空间内充满氢气及氧气；D.点燃该氢气及该氧气，使该加热空间由室温升温至工作温度，该工作温度为1400℃至1700℃之间；E.于该加热空间内充满氮气，使该加热空间的该工作温度降温至该室温；F.重复上述步骤B至步骤E的制程至少5次。以及利用上述制造方法所制成的离子交换膜。

技术领域

本发明涉及一种可以缩短制造工时，而且提升离子交换效果及增加发电量的离子交换膜及其制造方法。

背景技术

目前一般发电装置的电解槽中均会设置有一离子交换膜〔请参考第八图所示〕，藉以可供阴极中的阴离子及阳极中的阳离子进行交换反应后，使其产生电能。

现有离子交换膜的构造，如2016年5月11日所公告的发明第I532596号「离子交换膜及其制造方法」中国台湾专利申请，其揭露了：由不织布片、与设于该不织布片其中之一的表面的离子交换树脂涂覆层所构成，该不织布片在两面具有纤维直径为8～30μm的长纤维层，而且作为中间层该长纤维层之间具有由纤维直径为5μm以下的微细纤维层以纤维彼此熔接方式形成的纤维层构造；其中该离子交换树脂涂覆层是藉由从形成于剥离薄膜上的离子交换树脂层进行转印而形成；该离子交换膜具有0.1MPa以上的破裂强度、以及5Ωcm2以下的电阻值(25℃)；且于25℃的纯水中浸泡24小时后的湿润状态下，该离子交换树脂涂覆层的表面粗糙度Ra为10μm以下。

然而，该专利申请所制成的离子交换膜，并无法有效控制离子孔隙的尺寸及分布。由于其主要是以不织布材质所制成，强度较差，无法多次长期使用，因此离子交换的效果不佳，发电效率差。

又有2017年2月15日所公告的发明第CN104347886号「一种燃料电池陶瓷质子交换膜材料及其应用」的中国专利申请，其揭露了：将质量百分比85-95％的燃料电池陶瓷质子交换膜材料与质量百分比5-15％的质子传导辅助剂在溶剂与成膜助剂辅助下混合、流延成型、干燥、烧结得到的厚度小于1mm的质子交换膜；其中所述燃料电池陶瓷质子交换膜材料为具有完美的对称分子结构、具有双层连续立方体分子结构的氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化钙陶瓷、氧化铍陶瓷、氧化锌陶瓷、氧化钇陶瓷、二氧化钛陶瓷、二氧化钍陶瓷、三氧化铀陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、氮化硼陶瓷、氮化铀陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、碳化铀陶瓷、硼化锆陶瓷、硼化镧陶瓷、二硅化钼陶瓷、氟化镁陶瓷、氟化钙陶瓷、三氟化镧陶瓷、硫化锌陶瓷、硫化铈陶瓷中的一种；成膜时燃料电池质子交换膜材料和质子传导辅助剂的用量占总组分的50％，溶剂与成膜助剂占总组分的50％；所述烧结为微波烧结、放电等离子烧结、高温等静压烧结中的一种。

该专利申请利用陶瓷等材料进行烧结以获得离子交换膜，虽然具有较佳的强度，但由于采用陶瓷材料，则其厚度较厚，厚度无法达到最薄尺寸。而且利用微波烧结，制造时间长，无法缩短制造工时，因此于使用上仍然不尽理想。

发明内容

因此，有鉴于目前离子交换膜的构造及制造方法具有上述的缺点。故本发明提供一种具有多孔隙的离子交换膜的制造方法，包含以下步骤：A.将一多孔隙材料置入一加热空间内；B.使该加热空间内形成真空状态；C.于该加热空间内充满氢气及氧气；D.点燃该氢气及该氧气，使该加热空间由室温升温至工作温度，该工作温度为1400℃至1700℃之间；E.于该加热空间内充满氮气，使该加热空间的该工作温度降温至该室温；F.重复上述步骤B至步骤E的制程至少5次，以烧结成一离子交换膜。

上述多孔隙材料为粉末状的碳化硅或蓝宝石。

上述加热空间为一加热炉，经由该加热炉的一通气口，对于该加热空间内抽取真空。

经由上述通气口对于该加热空间内注入高浓度的该氢气及该氧气混合。

上述加热空间内设置有一点火器，该点火器于通电后产生一热点，以点燃该氢气及该氧气而爆炸燃烧。