氢能质子交换膜PEM行业报告（70页）

行业报告下载 2023年04月27日 09:24 管理员

全氟磺酸树脂(PFAR)是全氟磺酸质子交换膜的关键原材料，其主链、侧链均为氟碳结构，侧链上带有磺酸基团，可通过全氟磺酰氟树脂(PFSR) 经水解转型后制得，而PFSR是四氟乙烯(TFE)与含有磺酰氟基团的全氟烷基乙烯基醚(PVSE)共聚得到的聚合物。聚合单体TFE在工业上通过二氟一氯甲烷（R22）热解法制备，另一聚合单体PVSE则可通过TFE、三氧化硫以及六氟环氧丙烷反应制得，其反应条件苛刻，大规模生产难度较大，后聚合反应对产品稳定性要求很高，代表了化学工业的较高水平。PFSR的聚合工艺主要有本体聚合、溶液聚合、乳液聚合以及超临界CO2聚合等四种工艺，其中本体聚合与溶液聚合在工业生产的应用较多，同时为了在反应中减少有机溶剂的使用，后续也开发出乳液聚合以及超临界CO2聚合工艺，聚合产物PFSR经过水解转型得到的PFAR即可用于后续质子交换膜的制备。除单体制备、单体聚合外，质子交换膜生产的第三大环节即为薄膜加工。

以全氟磺酸质子交换膜为例，质子交换膜成膜工艺主要包括熔融挤出法、溶液流延法、钢带流延法以及卷材流延法等。基于PFSR的熔融挤出法和基于PFAR的溶液流延法是目前最常用的两种制膜方式，近年来，钢带流延法以及卷材流延法等新的制膜方式也不断出现。熔融挤出法由杜邦公司率先完成商业化生产，制备的薄膜厚度均匀、性能较好、生产效率高，但存在挤出制成的膜还需水解转型才能得到最终产品，无法制备薄膜等问题。溶液流延法是目前制备PFSA质子交换膜商业化产品最多采用的方法，其制出的质子交换膜产品性能更佳且厚度更薄，更适用于商业化生产全氟磺酸质子交换膜，但其流程较为复杂、溶剂需要进行回收处理。目前碳基能源仍是我国能源结构主体，据B P统计，2021年化石能源消费占比达8 2. 7%，其中煤炭占比高达5 4. 7%。在双碳战略背景下，必须进行能源结构调整，在这过程中，氢能由于不产生二氧化碳和污染物的排放、具备高热值和转化率、能有效提升可再生能源利用率、与电力系统互补协同、以及能有效减少化工生产过程中碳排放，将迎来发展新机遇。

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