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、固定發電站等的首要選擇能源。在燃料電池內部，質子交換膜為質子的遷移和輸送提供通道，使得質子經過膜從陽極到達陰極，與外電路的電子轉移構成回路，向外界提供電流，因此質子交換膜的性能對燃料電池的性能起著非常重要的作用，它的好壞直接影響電池的使用壽命。質子交換膜存在下述缺點：(1)制作困難、成本高，全氟物質的合成和磺化都非常困難，而且在成膜過程中的水解、磺化容易使聚合物變性、降解，使得成膜困難，導致成本較高；(2)對溫度和含水量要求高，Nafion®；系列膜的較佳工作溫度為70～90℃，超過此溫度會使其含水量急劇降低，導電性迅速下降，阻礙了通過適當提高工作溫度來提高電極反應速度和克服催化劑中毒的難題；(3)某些碳氫化合物，如甲醇等，滲透率較高，不適合用作直接甲醇燃料電池(DMFC)的質子交換膜。離子交換膜在液流儲能電池、堿性陰離子交換膜燃料電池、新型超級電容器等方面的應用也得到關注和研究。膜加濕器Fumatech膜系統工程

離子交換膜均相膜的電化學性能較為優良，但常需其他纖維來增強，力學性能較差。非均相膜的電化學性能比均相膜差，而力學性能較優，由于疏水性的高分子成膜材料和親水性的離子交換樹脂之間粘結力弱，常存在縫隙而影響離子選擇透過性。離子交換膜的膜電阻和選擇透過性是膜的電化學性能的重要指標。水在膜中的滲透率就是離子在透過膜時帶過去的水量。實用上水滲透率是膜的一個性能，其值愈大，在電滲析時水損失愈大，通常疏水性高分子材料膜中水滲透率遠低于親水性高分子材料膜。離子Fumatech膜特性氫氧燃料電池以氫氣作燃料為還原劑，氧氣作氧化劑，通過燃料的燃燒反應，將化學能轉變為電能的電池。

質子交換膜由于鉑或鉑合金作為催化劑的主要問題是成本太高，由于Pt的價格高、資源匱乏，使得質子交換膜燃料電池的成本居高不下，限制了大規模的應用，需要進一步降低鉑的載量。一種方法是尋找新的價格較低的非鉑，非貴金屬催化劑；另一種方法是改進電極結構，有效利用鉑催化劑，提高Pt的利用率，減少單位面積的使用量。鉑或鉑合金作為催化劑的主要的問題是其毒化問題。鉑催化劑因極富活性而提供了優異的性能。該催化劑對一氧化碳和硫的生成物與氧相比有較高的親和力，這種毒化效應強烈地制約了催化劑的高度活性，并阻礙了擴展到其中的氫或氧。使得電極反應不能發生，燃料電池性能遞減。

離子交換膜分均相膜和非均相膜兩類，它們可以采用高分子的加工成型方法制造。①均相膜：先用高分子材料如丁苯橡膠、纖維素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜，然后引入單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，在膜內聚合成高分子，再通過化學反應，引入所需的功能基團。均相膜也可以通過單體如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。②非均相膜：用粒度為200～400目的離子交換樹脂和尋常成膜性高分子材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡膠等充分混合后加工成膜。雙極膜按宏觀膜體結構分可分為均相雙極膜和異相雙極膜。

為了提高質子交換膜的性能，對質子交換膜的改進研究正不斷進行著。從近兩年的文獻報道看，改進方法可采用以下幾種方法：（1）有機/無機納米復合質子交換膜，依靠納米顆粒尺寸小和比表面積大的特點提高復合膜的保水能力，從而達到擴大質子交換膜燃料電池工作溫度范圍的目的；（2）對質子交換膜的骨架材料進行改進，針對目前較常用的Nafion®；膜的缺點，或在Nafion®膜基礎上改進，或另選用新型骨架材料；（3）對膜的內部結構進行調整，特別是增加其中微孔，以使成膜方便，并解決催化劑中毒的問題。另外，除了這3種改進，現有的許多研究都或多或少的采用了納米技術，使材料更小，性能更佳。隨著燃料電池技術不斷成熟,以及西氣東輸工程提供了充足天然氣源,燃料電池的商業化應用存在著廣闊的前景。江蘇氧化還原液流電池Fumatech膜氫氣制取

電解質隔膜的主要功能在分隔氧化劑與還原劑，并傳導離子，故電解質隔膜越薄越好。膜加濕器Fumatech膜系統工程

燃料電池的電極是燃料發生氧化反應與氧化劑發生還原反應的電化學反應場所，其性能的好壞關鍵在于觸媒的性能、電極的材料與電極的制程等。電極主要可分為兩部分，其一為陽極（Anode），另一為陰極（Cathode），厚度一般為200－500mm；其結構與一般電池之平板電極不同之處，在于燃料電池的電極為多孔結構，所以設計成多孔結構的主要原因是燃料電池所使用的燃料及氧化劑大多為氣體（例如氧氣、氫氣等），而氣體在電解質中的溶解度并不高，為了提高燃料電池的實際工作電流密度與降低極化作用，故發展出多孔結構的的電極，以增加參與反應的電極表面積，而此也是燃料電池當初所以能從理論研究階段步入實用化階段的重要關鍵原因之一。目前高溫燃料電池之電極主要是以觸媒材料制成，例如固態氧化物燃料電池（簡稱SOFC）的Y2O3－stabilized－ZrO2（簡稱YSZ）及熔融碳酸鹽燃料電池（簡稱MCFC）的氧化鎳電極等，而低溫燃料電池則主要是由氣體擴散層支撐一薄層觸媒材料而構成，例如磷酸燃料電池（簡稱PAFC）與質子交換膜燃料電池（簡稱PEMFC）的白金電極等。膜加濕器Fumatech膜系統工程

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