質(zhì)子交換膜是一種帶有陽離子交換基團(tuán)(磺酸基團(tuán)，羧酸基團(tuán)，磷酸基團(tuán)等)的聚合物電解質(zhì)薄層。陽離子交換基團(tuán)通過化學(xué)鍵固定在聚合物上從而形成一個(gè)整體。這種固定的連接方式避免了小分子電解質(zhì)的流失。質(zhì)子交換膜按照含氟量分為全氟磺酸膜、部分氟化聚合物膜、新型非氟聚合物膜、復(fù)合膜等。目前全氟質(zhì)子交換膜是主流的技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化程度較高，主要應(yīng)用在下游燃料電池、上游電解水制氫、儲(chǔ)能電池等領(lǐng)域。

PEMFC的全稱是質(zhì)子交換膜燃料電池，其中質(zhì)子交換膜是PEMFC的電解質(zhì)，起到傳導(dǎo)氫離子、隔絕燃料和氧化劑、阻斷電子的作用，是PEMFC中最核心的組分。PEMFC相較于其他燃料電池，具有更高的功率密度，就是因?yàn)橘|(zhì)子膜優(yōu)異的性能所帶來的結(jié)果。

全氟磺酸膜由碳氟主鏈和帶有磺酸基團(tuán)的醚支鏈構(gòu)成。

特性：機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好和在濕度大的條件下導(dǎo)電率高;低溫時(shí)電流密度大，質(zhì)子傳導(dǎo)電阻小。

優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，導(dǎo)電率較高，低溫時(shí)電流密度大，質(zhì)子傳導(dǎo)電阻小

缺點(diǎn)：溫度升高使質(zhì)子傳導(dǎo)性能變差，高溫易發(fā)生化學(xué)降解，成本高

用取代的氯化物代替氟樹脂，或用氟化物與無機(jī)或其他非氟化物共混制成。

特性：具有非常低的磺酸基含量、高的工作效率。

優(yōu)點(diǎn)：成本低，工作效率較高。

缺點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性較差

由無氟化烴類聚合物膜組成。

優(yōu)點(diǎn)：成本低，環(huán)節(jié)污染小

缺點(diǎn)：化學(xué)穩(wěn)定性較弱

修飾材料·和全氟磺酸樹脂構(gòu)成的復(fù)合膜.

優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械性能改善，改善膜內(nèi)水傳動(dòng)與分布，降低質(zhì)子交換膜內(nèi)阻

缺點(diǎn)：制備技術(shù)要求較高

質(zhì)子交換膜的主要應(yīng)用之一是質(zhì)子交換膜燃料電池。這些燃料電池具有廣泛的商業(yè)和軍事應(yīng)用，包括航空航天、汽車和能源行業(yè)。早期的質(zhì)子交換膜燃料電池應(yīng)用主要集中在航空航天工業(yè)。與電池相比，當(dāng)時(shí)更高容量的燃料電池使其成為理想的選擇。

PEM燃料電池在汽車應(yīng)用中很受歡迎，因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鳒囟认鄬^低，并且即使在低于冰點(diǎn)的條件下也能快速啟動(dòng)。

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