質子交換膜及其子系統採用哪種結構

氫燃料電池是質子交換膜燃料電池的一種。 （1）氫氣通過管道或導氣板到達陽極，在陽極催化劑的作用下，氫分子解離成帶正電的氫離子（即質子），釋放出帶負電的電子。 （2）氫離子通過電解質（質子交換膜）到達陰極; 電子通過外部電路到達陰極。

電子外部電路形成電流，可用於通過適當的連線將電能輸出到負載。 （3）在電池的另一端，氧氣（或空氣）通過管道或導流板到達陰極; 在陰極催化劑的作用下，氧氣與氫離子和電子反應生成水。 質子交換膜用於氫燃料電池，可以提高效率，保證氫氣和氧氣完全反應（基本完全反應）。

氫燃料電池的效率可以達到60%以上，現在有不使用鉑的催化劑，內燃機的效率受到卡諾迴圈的限制，所以它的效率是有上限的，總是很低。 （福建延安集團是領先的清潔能源解決方案提供商，也是致力於氫燃料電池產業化的企業。 亞曉楠接聽4000-080-999）。

固定式長壽命電源在最長的使用壽命內提供最高的功率密度，並已被證明可以持續使用 10,000 小時以上，並且設計改進不斷改進，為固定式 PEM 燃料電池行業的商業成功做出了貢獻。 可攜式電源使可攜式燃料電池裝置更小、更強大，這些元件使燃料電池幹反應性氣體能夠出色地工作，並實現滿足最具挑戰性的應用要求的持久功率密度。 市電電源在惡劣（炎熱和乾燥）的汽車環境中提供最大的功率密度和耐用性。

這些元件可以在更熱和更乾燥的工作條件下執行，從而實現更小的燃料電池組，具有更精簡的系統和更大的功率。

一種含有離子基團的高平衡修飾膜，可選擇性地滲透溶液中的離子。 由於它通常用於選擇其離子滲透性的應用中，因此也稱為離子選擇性滲透膜。

製備方法： 離子交換膜有均相膜和非均相膜兩種型別，可以通過聚合物加工和成型方法製造。

均勻的膜。 首先，薄膜由丁苯橡膠、纖維素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等高分子材料製成，然後引入苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯等單體，在薄膜中聚合成聚合物，然後通過化學反應，引入所需的非節拍官能團。 甲醛、苯酚、苯酚磺酸等單體直接聚合也可得到均相膜。

異質薄膜。 將粒徑為200 400目的離子交換樹脂與普通成膜高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡膠等充分混合後加工成薄膜。 均質膜和異質膜都必須保持在水中，因為它們會在空氣中變幹並變脆或破裂。

離子交換膜可以組裝到電滲析器中，用於微鹹水的脫鹽和鹽溶液的濃縮。 電滲析裝置的脫鹽程度可達到一次蒸餾水的純度。 還可用於甘油和聚乙二醇的脫鹽，各種離子和放射性元素、同位素的分離，氨基酸的分離。

除此規則外，離子交換膜還用於有機和無機化合物的純化，核能工業中的放射性廢物處理和核燃料的製備，以及燃料電池隔膜和離子選擇性電極。 離子交換膜在膜技術領域占有重要地位，也將在仿生膜研究中發揮重要作用。

質子交換膜材料的改進與應用.

質子交換膜燃料電池具有工作溫度低、啟動快、比功率高、結構簡單、操作方便等優點，被公認為電動汽車和固定電站的首選能源。 在燃料電池內部，質子交換膜為質子的遷移和運輸提供了通道，使質子從陽極通過膜到陰極，外部電路的電子轉移形成迴路，向外界提供電流，因此質子交換膜的效能對燃料電池的效能起著非常重要的作用， 其質量直接影響電池的壽命。

到目前為止，最常用的質子交換膜（PEMFC）仍然是杜邦的NAFION膜，它具有質子電導率高和化學穩定性好等優點。 但是，類鈉離子薄膜仍存在以下缺點：（1）製造困難且成本高，全氟物質的合成和磺化非常困難，成膜過程中的水解和磺化容易使聚合物變性降解，使成膜困難，導致成本高; （2）Nafion系列膜的最佳工作溫度為70-90，會使含水量急劇下降，電導率迅速下降，通過適當提高工作溫度，阻礙了提高電極反應速度和克服催化劑中毒的問題; （3）一些碳氫化合物，如甲醇，具有高滲透性，不適合用作直接甲醇燃料電池（DMFC）的質子交換膜。

因此，正在進行研究以提高質子交換膜的效能。 從近兩年的文獻報道來看，可以採用以下幾種方法進行改進：

1）有機-無機奈米復合質子交換膜，依靠奈米顆粒體積小、比表面積大的特點，提高複合膜的持水能力，從而達到擴大質子交換膜燃料電池工作溫度範圍的目的;

2）改進質子交換膜的骨架材料，針對最常用的Nafion膜的缺點，或在Nafion膜的基礎上進行改進，或選擇新的骨架材料;

3）調整膜的內部結構，特別是增加其中的微孔，以利於膜的形成，解決催化劑中毒的問題。

此外，除了這三項改進之外，許多現有研究都或多或少地採用了奈米技術，使材料更小，效能更好。

它是一種只允許水和質子（或水合質子，H3O+）通過的膜。

原理簡單如下：水合質子與質子交換膜中的磺酸基團結合，然後從乙個磺酸基團移動到另乙個磺酸基團，最後到達另一側。

質子交換膜燃料電池已成為最具競爭力的汽油內燃機動力的清潔替代能源。 用作PEM的材料應滿足以下條件：

1）質子電導率好;

2）膜內水分子的電滲透小;

3）膜內氣體的滲透率盡可能低;

4）電化學穩定性好;

5）良好的乾濕轉換效能;

6）具有一定的機械強度;

7）良好的機械加工性和適用性。

現階段分為：全氟磺酸質子交換膜; Nafion™重鑄電影; 非含氟聚合物質子交換膜; 新型復合質子交換膜等。