什么是质子交换膜？质子交换膜有哪些种类？

2022-10-08 11:17:47 来源：金陵热线

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1.什么是质子交换膜

质子交换膜是燃料电池中的关键材料，隔膜促使质子从其中穿过并参与反应，而迫使电子逸出从而形成电流闭;其不仅起着分隔燃料气和氧化剂的作用，而且还起着传递质子的作用。

2.质子交换膜的种类

质子交换膜根据含氟情况进行分类，主要可分为四类，全氟质子交换膜、部分氟化聚合物膜、新型非氟聚合物膜、复合膜。

(1)全氟磺酸离子交换膜：由碳氟主链和带有磺酸基团的醚支链构成，具有极高的化学稳定性，是目前应用最广泛的燃料电池膜材料。其质子导电率在80℃和完全润湿条件下可达0. 10S·cm-1以上。由于全氟磺酸树脂(PFSA) 分子的主链具有聚四氟乙烯结构，具有优良的热稳定性、化学稳定性和较高的力学强度，聚合物膜的使用寿命较长;同时分子支链上的亲水性磺酸基团能够吸附水分子，具有优良的离子传导特性。

(2) 非全氟化质子交换膜：主要体现在用取代的氟化物代替氟树脂，或者是用氟化物与无机或其他非氟化物共混。

(3)无氟化质子交换膜：无氟化膜实质上是碳氢聚合物膜，它不仅成本低而且环境污染相对较小，是质子交换膜发展的一大趋势。无氟化烃类聚合物膜用于燃料电池的主要问题是它的化学稳定性，目前具有优良的热和化学稳定性的高聚物很多，如聚苯醚、芳香聚酯、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、聚砜、聚酮等，其关键在于如何将它们经过质子化处理用于质子交换膜燃料膜电池。

(4)复合膜：全氟型磺酸膜在低湿度或高温条件下因为缺水导致的电导率低，以及阻醇性能差等缺点，近年来，通过复合的方法来改性全氟型磺酸膜有了较多的研究报道。增强型全氟化质子交换膜主要包括 PTFE/全氟磺酸复合膜和玻璃纤维/全氟磺酸复合膜。高温型复合质子交换膜主要包括杂多酸/全氟磺酸复合膜和无机氧化物/全氟磺酸复合膜。

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