阅读说明：本技术 用于燃料电池増湿系统的纳米纤维透湿膜及其制备与应用 (Nanofiber moisture permeable membrane for fuel cell humidification system and preparation and application thereof ) 是由 常志宏 阿毕亚斯 徐小燕 于 2020-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于燃料电池増湿系统的纳米纤维透湿膜及其制备与应用,纳米纤维透湿膜的制备方法包括以下步骤：1)纺丝液的制备：将聚乙烯醇及交联剂溶于混合溶剂中,得到纺丝液；2)纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器中,并置于静电纺丝机中进行静电纺丝,收集交联纤维,得到纳米纤维毡；3)热压：将纳米纤维毡置于热压机中进行热压,即得到纳米纤维透湿膜。与现有技术相比,本发明纳米纤维透湿膜具有高透水性、高阻气性、高强度、低成本,更适用于燃料电池的气体増湿系统中,且制备方法工艺简单,操作方便。(The invention relates to a nanofiber moisture permeable membrane for a fuel cell humidification system and preparation and application thereof, wherein the preparation method of the nanofiber moisture permeable membrane comprises the following steps: 1) preparing a spinning solution: dissolving polyvinyl alcohol and a cross-linking agent in a mixed solvent to obtain a spinning solution; 2) preparing a nanofiber felt: filling the spinning solution into a push injector, placing the push injector into an electrostatic spinning machine for electrostatic spinning, and collecting crosslinked fibers to obtain a nanofiber felt; 3) hot pressing: and (3) placing the nanofiber felt in a hot press for hot pressing to obtain the nanofiber moisture permeable membrane. Compared with the prior art, the nanofiber moisture permeable membrane has the advantages of high water permeability, high air permeability, high strength and low cost, is more suitable for a gas humidification system of a fuel cell, and is simple in preparation method and process and convenient to operate.)

用于燃料电池増湿系统的纳米纤维透湿膜及其制备与应用

技术领域

本发明属于功能高分子和电化学技术领域，涉及一种用于燃料电池増湿系统的聚乙烯醇基纳米纤维透湿膜及其制备与应用。

背景技术

燃料电池是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。它不涉及燃料的直接燃烧过程，而是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，故不受卡诺循环效应的限制，因而燃料电池具有比通常的发电技术更高的能量转换效率。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是用于汽车及小型发电设备的新型绿色能源技术，应用前景广阔，是各国燃料电池研究的热点。其具有无污染、能量效化效率高达40％～60％、工作温度低、启动时间短(5s内即可启动)、功率密度高、机动性好、体积小等一系列显著优点，主要缺陷是采用昂贵的铂电极，对氢气的纯度要求极高，尽管纯度高达99.999％，但仍会随使用时间的增长，杂质累积影响电池性能，故需定时排放一定量气体避免电池性能下降。

H₂在催化剂作用下形成质子(H⁺)和自由电子，质子直接通过质子交换膜来到阴极，同时自由电子通过外电路对外做功后也来到阴极，在阴极催化层上自由电子和质子与O₂发生还原反应生成水排出，源源不断的氢气和氧气的输送使得电池不停地运转下去。

为了使燃料电池满足一定的输出功率和输出电压，并使其独立稳定的运转，需要将多个电池组装在一起，且配置相应的辅助系统，可分为氢气供应系统、空气供应系统、电子管理系统、热管理系统和水管理系统等五个子系统。其中水管理系统是PEMFC的一个极其重要的管理环节，缺乏有效水管理将会造成以下五种后果：(1)液态水的凝结导致传质过程受阻，到达催化层反应区的气体量减小，浓差极化显著增加，并使反应气体分布不均匀；(2)PEM脱水将导致膜电阻增加，因而高电流密度时有很大的欧姆损失。(3)PEM脱水后会使催化层的活性降低；(4)若PEM脱水严重会造成膜破裂，使氢气与氧气混合，稍有不慎甚至会发生爆炸；(5)随着水蒸气的增加，反应气体和催化剂可能会被稀释。

质子交换膜燃料电池的水管理之所以如此重要，是因为PEM需要有水润湿的情况下才能够传导质子，质子传导的越顺利越快，电池的性能越好。这种情况的主要原因是目前大部分的PEMFC使用以杜邦公司的Nafion为代表的全氟磺酸膜作为质子交换膜。这类膜的主体结构是聚四氟乙烯，同时包含磺酸基功能团，传输质子时需要质子以水合离子的形式存在，干燥的膜不具备传导质子的能力。因此，对于反应气体进行加湿，保证质子交换膜的湿润，对于膜的质子传导能力是必不可少的。相对湿度可以通过提高质子交换膜的电导率来降低膜电阻，从而提高PEMFC性能输出，但相对湿度也不是越高越好的。当相对湿度高于100％时，意味着气体中已有液态水的存在，如果这些液态水无法有效排走，那么容易导致水淹。目前应用于PEMFC系统的增湿器按照作用场所可分为内增湿和外增湿。内增湿是指在电堆内部通过改进电池的构造或者改进膜电极的结构使电堆实现加湿的方法；外增湿是指在反应气体进入到电池反应前，通过电池外部附加装置实现对燃料气体增湿的技术。

对于从几百瓦到几千瓦的PEMFC系统，膜增湿器通常被认为是最合适的类型，因为它具有结构简单、成本低、气体分离性好、性能可靠、进气口与出气口间压降低、重量轻等的优点。膜增湿器的核心部件是透湿膜，燃料电池用透湿膜要求隔空气、透水汽、高湿度下力学强度良好，故Nafion膜等透湿膜对膜增湿器十分适用，然而Nafion膜的成本不菲，价格在600$/m²左右，相当于120$/kW(单位电池电压为0.65V)，寻找替代膜是PEMFC技术的一大重点。

中国专利CN111495196A公开了一种聚多巴胺修饰白炭黑聚乙烯醇渗透汽化膜，该类膜为流延成膜法制备，用于溶剂脱水的渗透汽化过程中，然而该膜的设计侧重于提高膜的透湿性能，对于空气阻隔性能，这与白炭黑的掺杂密切相关，在该文献中未见报道。

中国专利CN110341266A公开了一种单向导湿织物，用于防水透湿服装的制作中，该类织物由纺织品、疏水层及亲水层组成，亲水层由聚乙烯醇静电纺丝制备，然而其孔隙率、孔径均非常大，属于透湿透气阻隔液态水的材料，这类织物由于成型形态差异，不适用于燃料电池增湿系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于燃料电池増湿系统的纳米纤维透湿膜及其制备与应用，该纳米纤维透湿膜为具有高透水性、高阻气性、高强度、低成本的聚乙烯醇基纳米纤维透湿膜，采用预交联法制备而成，更适用于燃料电池的气体増湿系统中，且聚乙烯醇的交联制备方法工艺简单，操作方便。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

用于燃料电池増湿系统的纳米纤维透湿膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)纺丝液的制备：将聚乙烯醇及交联剂溶于混合溶剂中(形成均匀溶液)，得到纺丝液；

2)纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器中，并置于静电纺丝机中进行静电纺丝，(在铝箔纸上)收集交联纤维，得到纳米纤维毡；

3)热压：将纳米纤维毡置于热压机中进行热压，即得到所述的纳米纤维透湿膜。

进一步地，步骤1)中，所述的交联剂包括戊二醛、环氧氯丙烷或顺丁烯二酸中的一种或更多种；所述的混合溶剂包括水及有机溶剂。交联剂的选择形成了多种的交联体系。

进一步地，所述的有机溶剂包括乙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或更多种；所述的混合溶剂中，水与有机溶剂的质量比为(4-10):(1-3)。有机溶剂选自可以提升聚合物溶解性能及纺丝性能的溶剂。

进一步地，步骤1)中，每100mL混合溶剂中加入5-20g聚乙烯醇及1.5-10g交联剂。

进一步地，步骤1)中，所述的混合溶剂中还加入pH调节剂。可根据需要加入pH调节剂。pH调节剂的选择与交联剂的种类有关，pH调节剂可选择稀盐酸或氢氧化钠溶液。pH调节剂与聚乙烯醇的质量比优选为(0.1-20):100。

进一步地，步骤1)具体为：在25-95℃下将聚乙烯醇及交联剂加入至混合溶剂中，并搅拌7-9h，得到纺丝液。

进一步地，步骤2)中，静电纺丝过程中，温度为32-42℃，相对湿度为32％-68％，针头端及接收器端电压均为12-25kV，推注速度为0.10-0.40mm/min。静电纺丝条件与聚乙烯醇的分子量、醇解度及混合溶剂的组成有关。优选地，聚乙烯醇的分子量为50000-200000，醇解度为75％-99％。

进一步地，步骤3)中，热压过程中，温度为115-125℃，压力为3.5-4.5MPa，热压时间为4-10min。热压条件与聚乙烯醇的分子量、醇解度及混合溶剂的组成有关。

用于燃料电池増湿系统的纳米纤维透湿膜，该纳米纤维透湿膜采用所述的方法制备而成。纳米纤维透湿膜的主要材料为具有高亲水性的聚乙烯醇，经交联剂进行交联处理来满足用于燃料电池水管理系统。纳米纤维透湿膜的厚度为40-90微米，其中的纳米纤维的直径为纳米级(40-150纳米)。

纳米纤维透湿膜在燃料电池増湿系统中的应用。经过交联得到的纳米纤维透湿膜具有亲水性且又不溶于水相，能够透湿阻气，可应用于燃料电池増湿系统中。

在PEMFC的增湿系统中，主要的渗透分子是H₂O、O₂、N₂、CO₂等，它们的动力学直径分别为均为小于纳米尺度的数值，故利用纳米纤维成膜，来塑造水蒸气的渗透通道具有可行性。静电纺丝纤维膜具有直径小、高孔隙率、高比表面积和高分离效率等特点，且纤维膜内部有序性高，容易形成单向膜，在玻璃化转变温度以上进行热压处理，可以使纤维膜致密化，形成同时拥有有序性和致密性的膜。相比于传统的干法纺丝与湿法纺丝，静电纺丝纤维膜有着直径可控这一明显的优势。

然而水分子在聚合物内扩散的过程中会随着活度增加而成簇，这时渗透分子不再是水的单分子，而是团簇的形式，此时的渗透分子尺寸增大，且有可能大于N₂、O₂等非凝聚性气体的动力学半径，因此PEMFC的增湿系统中增湿膜多以致密膜为主，例如将静电纺丝膜经过热压处理来致密化。致密膜中水蒸气的扩散可分为膜表面溶解吸附、膜内扩散和膜另一表面解吸附三个步骤。故需选择一种亲水的聚合物材料来促进水蒸汽在膜上的溶解扩散。聚乙烯醇的重复单元简单，聚合物主链中有两个碳原子，每个第二个碳原子上连接有一个侧链羟基。侧链羟基的存在使得聚乙烯醇拥有非常良好的亲水性，且价格低廉原料易获取，是制备透湿膜的理想材料。

因此，本发明以高亲水性的聚乙烯醇制备纳米纤维，利用交联剂交联形成三维纳米网络结构，再利用热压技术提高材料致密度，制备得到纳米纤维透湿膜，其亲水性赋予材料很好的透水性能，交联又赋予了亲水性材料在富水环境中工作的能力，高致密度赋予了材料对于空气的高阻隔性能。

与现有技术相比，本发明利用静电纺丝技术和热压工艺，将高亲水性的聚合物聚乙烯醇制备成为致密的纳米纤维透湿膜，亲水基团提高了膜的传水能力，交联部分提高了膜在水相中的耐久性以及膜的力学性能，静电纺丝纳米纤维为传水提供通道，提高了膜的透水能力，热处理工序提高了膜的气体阻隔能力，进而使膜能更好地应用于燃料电池増湿系统。

附图说明

图1为实施例2中制备得到的纳米纤维毡中纳米交联纤维的扫描电镜照片；

图2为实施例2中制备得到的纳米纤维透湿膜断面的扫描电镜照片；

图3为实施例4中制备得到的纳米纤维透湿膜的水接触角测试图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

纳米纤维透湿膜的制备过程如下：

纺丝液的制备：2.25g聚乙烯醇加入到30mL去离子水与乙醇的混合溶剂(按质量比，水：乙醇＝4:1)中；再加入1.8mL戊二醛50wt％水溶液；在90℃下搅拌8h至溶解。

纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器当中置于静电纺丝机中；调节温度和相对湿度分别为35℃和42％；接收距离设为16cm；针头选用20#静电纺丝针头；针头平移区间宽度设为100mm；平移速度设为500mm·min^-1；接收器自转速度设为70r·min^-1；针头端和接收器端电压均设置为16kV；推注速度为0.26mm·min^-1。

热压制备纳米纤维透湿膜：热压机预热至120℃；从纳米纤维毡中间区域裁剪10cm×10cm的样毡；置于热压机中；在4MPa压力下热压5min制得预交联法纳米纤维透湿膜。

实施例2：

纳米纤维透湿膜的制备过程如下：

纺丝液的制备：2.25g聚乙烯醇加入到30mL去离子水与N,N-二甲基乙酰胺的混合溶剂(按质量比，水：N,N-二甲基乙酰胺＝4:1)中；再加入4.5mL戊二醛50wt％水溶液；在90℃下搅拌8h至溶解。

纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器当中置于静电纺丝机中；调节温度和相对湿度分别为35℃和65％；接收距离设为18cm；针头选用20#静电纺丝针头；针头平移区间宽度设为100mm；平移速度设为500mm·min^-1；接收器自转速度设为70r·min^-1；针头端和接收器端电压均设置为22kV；推注速度为0.17mm·min^-1。

热压制备纳米纤维透湿膜：热压机预热至120℃；从纳米纤维毡中间区域裁剪10cm×10cm的样毡；置于热压机中；在4MPa压力下热压8min制得预交联法纳米纤维透湿膜。

实施例3：

纳米纤维透湿膜的制备过程如下：

纺丝液的制备：2.18g聚乙烯醇加入到15mL去离子水与异丙醇的混合溶剂(按质量比，水：异丙醇＝4:1)中；再加入2.18mL戊二醛50wt％水溶液；在90℃下搅拌8h至溶解；然后加入1.8ml 0.1g/ml的盐酸溶液搅拌0.5h混合均匀。

纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器当中置于静电纺丝机中；调节温度和相对湿度分别为35℃和40％；接收距离设为16cm；针头选用20#静电纺丝针头；针头平移区间宽度设为100mm；平移速度设为500mm·min^-1；接收器自转速度设为70r·min^-1；针头端和接收器端电压均设置为16kV；推注速度为0.35mm·min^-1。

热压制备纳米纤维透湿膜：热压机预热至120℃；从纳米纤维毡中间区域裁剪10cm×10cm的样毡；置于热压机中；在4MPa压力下热压5min制得预交联法纳米纤维透湿膜。

实施例4：

纳米纤维透湿膜的制备过程如下：

纺丝液的制备：2.18g聚乙烯醇加入到22mL去离子水与N,N-二甲基乙酰胺的混合溶剂(按质量比，水：N,N-二甲基乙酰胺＝9:1)中；在85℃下搅拌8h至溶解；然后加入0.7g环氧氯丙烷搅拌0.5h至分散均匀。

纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器当中置于静电纺丝机中；调节温度和相对湿度分别为35℃和45％；接收距离设为15cm；针头选用20#静电纺丝针头；针头平移区间宽度设为100mm；平移速度设为500mm·min^-1；接收器自转速度设为70r·min^-1；针头端和接收器端电压均设置为14kV；推注速度为0.11mm·min^-1。

热压制备纳米纤维透湿膜：热压机预热至120℃；从纳米纤维毡中间区域裁剪10cm×10cm的样毡；置于热压机中；在4MPa压力下热压5min制得预交联法纳米纤维透湿膜。

实施例5：

纳米纤维透湿膜的制备过程如下：

纺丝液的制备：1.76g聚乙烯醇加入到15mL去离子水与N,N-二甲基乙酰胺的混合溶剂(按质量比，水：N,N-二甲基乙酰胺＝4:1)中；在25℃下搅拌8h至溶解；加入顺丁烯二酸0.28g，搅拌1h混合均匀。

纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器当中置于静电纺丝机中；调节温度和相对湿度分别为35℃和35％；接收距离设为16cm；针头选用20#静电纺丝针头；针头平移区间宽度设为100mm；平移速度设为500mm·min^-1；接收器自转速度设为70r·min^-1；针头端和接收器端电压均设置为22kV；推注速度为0.18mm·min^-1。

热压制备交联纳米纤维透湿膜：热压机预热至120℃；从纳米纤维毡中间区域裁剪10cm×10cm的样毡；置于热压机中；在4MPa压力下热压5min制得预交联法纳米纤维透湿膜。

实施例6：

纳米纤维透湿膜的制备过程如下：

纺丝液的制备：1.88g聚乙烯醇加入到16mL去离子水与异丙醇的混合溶剂(按质量比，水：异丙醇＝4:1)中；在40℃下搅拌8h至溶解；然后加入0.47g顺丁烯二酸，搅拌1h至溶解均匀。

纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器当中置于静电纺丝机中；调节温度和相对湿度分别为40℃和40％；接收距离设为16cm；针头选用20#静电纺丝针头；针头平移区间宽度设为100mm；平移速度设为500mm·min^-1；接收器自转速度设为70r·min^-1；针头端和接收器端电压均设置为20kV；推注速度为0.35mm·min^-1。

热压制备交联纳米纤维透湿膜：热压机预热至120℃；从纳米纤维毡中间区域裁剪10cm×10cm的样毡；置于热压机中；在4MPa压力下热压8min制得预交联法纳米纤维透湿膜。

图1为实施例2中制备得到的纳米纤维毡中纳米交联纤维的扫描电镜照片。由图1可以看出，纤维平均直径为120nm左右，且形成了网状结构，说明聚乙烯醇和戊二醛发生了交联反应。

图2为实施例2中制备得到的纳米纤维透湿膜断面的扫描电镜照片。由图2可以看出，纳米纤维透湿膜致密程度良好，无明显分层、孔洞、裂缝等缺陷，说明热压后纳米纤维毡可以高度致密化。

图3为实施例4中制备得到的纳米纤维透湿膜的水接触角测试图(水接触角为70.24°)。由图3可以看出，纳米纤维透湿膜的亲水性良好且不偏高，说明水汽在该膜表面溶解速率较高，且从下游侧解吸附难度较小。

加湿性能为纳米纤维透湿膜最主要的性能，可由水汽渗透性能和空气阻隔性能两方面来表征。水汽渗透系数高意味着可以有更多的水分会通过膜从加湿侧传输到待加湿侧；而空气渗透系数低则意味着在加湿工作过程中加湿侧的尾气不会进入到被加湿侧，被加湿侧的空气也不会流失出去。故水汽渗透系数高、空气渗透系数低的膜才适用于PEMFC的加湿系统。

水蒸气透过系数(P_v)是指在规定的温度、相对湿度环境中，单位时间内、单位水蒸气压差下，透过单位厚度、单位面积试样的水蒸气量。参考GB/T 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法---杯式法》对纳米纤维透湿膜进行水汽渗透系数测试，方法如下：

(1)测量待测纳米纤维透湿膜的厚度d，单位m。

(2)将20mL蒸馏水加入透湿杯中，将待测的纳米纤维透湿膜覆盖在透湿杯杯口，并用橡胶垫、螺丝、胶带固定密封，使透湿杯内形成一个封闭的空间。

(3)将透湿杯放入恒温恒湿箱中，温度设定为30℃，相对湿度为60％。

(4)稳定15min后，称量并记录初始状态含膜透湿杯的重量m₀。随后，每隔1h称量含膜透湿杯的重量m₁，从而测量式样的单位面积透过的水蒸气量，计算水蒸气透过系数。

(5)水蒸气透过系数(P_v)按下式计算：

式中，P_v：水蒸气透过系数，g·m/(m²·s·Pa)；

ΔP：试样两侧的水蒸气压差，Pa；

t：时间，s；

A：试样的试验面积，m²。

空气透过系数(P_g)的测试方法为：将纳米纤维透湿膜置于透气率测试仪中，关闭膜上侧空气阀，打开膜下侧抽真空阀，启动电机抽真空至压强为270Pa左右，关闭膜下侧抽真空阀，打开膜上侧空气阀，关闭电机，开始测试，得到实施压强和时间的一组点，通过求斜率可得膜透气率。具体步骤如下：

(1)测量纳米纤维透湿膜的厚度d，单位m。

(2)将纳米纤维透湿膜放入透气率测试仪内，使用凡士林涂抹测试仪密封圈，合上拧紧。启动真空泵运行，当压强降低至指定数值，关闭真空泵打开电脑软件端口进行测试。

(3)记下测试开始时压强P₁和测试结束时压强P₂。

(4)空气透过系数(P_g)按下式计算：

式中，P_g：空气透过系数，g·m/(m²·s·Pa)；

ΔP：压强降低值，Pa；

Δt：时间差，s；

A：试样的试验面积，m²；

V：腔体体积，m³；

T₀：标准状态温度，K；

P₀；标准大气压，Pa；

T：测试温度，K。

表1列出了实施例2和实施例4制备得到的纳米纤维透湿膜的水汽渗透性能和空气/水汽选择性。

表1

由表1可以看出，实施例2纳米纤维透湿膜的水汽渗透性能差于实施例4纳米纤维透湿膜，而其空气阻隔性能却优于实施例4纳米纤维透湿膜。一方面因为热压时间的延长会提高纳米纤维透湿膜的致密程度，从而降低纳米纤维透湿膜的空气渗透系数，所以实施例2纳米纤维透湿膜的空气渗透系数较小；另一方面环氧氯丙烷与聚乙烯醇发生交联反应后，交联结构内存在的羟基数量要高于戊二醛与聚乙烯醇交联后的羟基数量，所以实施例4纳米纤维透湿膜的水汽渗透系数较大。不过由于实施例2纳米纤维透湿膜空气渗透系数降低幅度更大，所以其水汽/空气选择性更好。

实施例7：

用于燃料电池増湿系统的纳米纤维透湿膜，其制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液的制备：在25℃下将聚乙烯醇及交联剂加入至混合溶剂中，并搅拌9h，得到纺丝液；

2)纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器中，并置于静电纺丝机中进行静电纺丝，收集交联纤维，得到纳米纤维毡；

3)热压：将纳米纤维毡置于热压机中进行热压，即得到纳米纤维透湿膜。

步骤1)中，交联剂为戊二醛；混合溶剂包括水及有机溶剂。有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；混合溶剂中，水与有机溶剂的质量比为10:1。每100mL混合溶剂中加入5g聚乙烯醇及1.5g交联剂。

步骤2)中，静电纺丝过程中，温度为32℃，相对湿度为68％，针头端及接收器端电压均为12kV，推注速度为0.40mm/min。

步骤3)中，热压过程中，温度为115℃，压力为4.5MPa，热压时间为4min。

实施例8：

用于燃料电池増湿系统的纳米纤维透湿膜，其制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液的制备：在95℃下将聚乙烯醇及交联剂加入至混合溶剂中，并搅拌7h，得到纺丝液；

2)纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器中，并置于静电纺丝机中进行静电纺丝，收集交联纤维，得到纳米纤维毡；

3)热压：将纳米纤维毡置于热压机中进行热压，即得到纳米纤维透湿膜。

步骤1)中，交联剂为环氧氯丙烷；混合溶剂包括水及有机溶剂。有机溶剂为异丙醇；混合溶剂中，水与有机溶剂的质量比为4:3。每100mL混合溶剂中加入20g聚乙烯醇及10g交联剂。

步骤2)中，静电纺丝过程中，温度为42℃，相对湿度为32％，针头端及接收器端电压均为25kV，推注速度为0.10mm/min。

步骤3)中，热压过程中，温度为125℃，压力为3.5MPa，热压时间为10min。

实施例9：

用于燃料电池増湿系统的纳米纤维透湿膜，其制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液的制备：在60℃下将聚乙烯醇及交联剂加入至混合溶剂中，并搅拌8h，得到纺丝液；

2)纳米纤维毡的制备：将纺丝液装入推注器中，并置于静电纺丝机中进行静电纺丝，收集交联纤维，得到纳米纤维毡；

3)热压：将纳米纤维毡置于热压机中进行热压，即得到纳米纤维透湿膜。

步骤1)中，交联剂为顺丁烯二酸；混合溶剂包括水及有机溶剂。有机溶剂为乙醇；混合溶剂中，水与有机溶剂的质量比为7:2。每100mL混合溶剂中加入15g聚乙烯醇及7g交联剂。

步骤2)中，静电纺丝过程中，温度为37℃，相对湿度为50％，针头端及接收器端电压均为18kV，推注速度为0.28mm/min。

步骤3)中，热压过程中，温度为120℃，压力为4MPa，热压时间为7min。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。