质子交换膜燃料电池技术及产业化发展概述
protonexchangemembraneorpolymerelectrolytemembrane,质子交流膜，又称为聚合物电解质薄膜。从名称上就可以看出，它大的功能便是传递质子，另外，也需求隔离燃料与氧化剂，避免渗透引起的直接化学反应。目前市场比较常见的膜材料主要是全氟磺酸质子交流膜。
全氟磺酸膜的结构大同小异，疏水的碳氟主链，亲水的磺酸基侧链。目前比较认可的一种膜工作原理是，膜内亲水相与疏水相的微相分离结构，引起亲水团簇的聚集，从而形成质子传输通道。显而易见，加湿环境，会直接影响膜的吸水率，从而直接影响质子传输通道的有效性。
一直以来，全氟类材料一直占据质子交换膜的市场。良好的质子传导率，稳定性是有目共睹的。常见诟病是成本高，燃料渗透高(主要针对液体电池，例如甲醇燃料电池，液流电池等)。因此，部分含氟类，非氟类质子交换膜依靠其成本低，溶胀度低成为替代全氟磺酸膜有希望的膜材料，但是目前只是雄踞科研论文的天下，至今尚未量产。如果从全氟磺酸膜的角度来看，其他膜材料，都是。。。当然术业有专攻，这句话仅针对pem燃料电池而言。为什么这样讲呢？我们来分析一下：
(1)综合性能是*。针对氢燃料电池而言，我们对膜材料的要求不是单一的，按照顺序来看，主要有：质子传导率高，对应燃料电池欧姆损失较小；化学、电化学稳定性好，对应燃料电池耐久性高；氢气渗透率低，对应电池损失小以及耐久性高(氢气渗透影响寿命，后续详细说明)；良好的力学性能，适合膜电极的制备组装，以及工作环境变化引起的尺寸形变；良好的热性能，对应电池高温低湿的工作环境的适应性。。。。。。同时满足以上所有条件的膜材料，也就只有商业化的全氟磺酸膜了。
(2)关于成本。全氟磺酸膜一直被diss成本高。文章中一般讲完nafion的优点，就会出现however。。。however,anumberofissuessuchascost,...hinderthecommercializationofpemfcsthatusepfsamembranes。。。。but，膜材料的成本比重在燃料电池当中越来越小了。一来，杜邦公司已然不是一家独大的局面，目前大力发展fuelcell的均具有独当一面的膜材料生产厂家。此处就不安利广告了。我国目前无论是学术研究还是市场应用仍然过度依赖nafion膜以及gore膜系列。一是因为，值得信赖；二是国内膜电极技术尚未成熟，大部分厂商会直接以膜电极的形式购买。
膜材料的讲解，主要是羟基自由基以及过氧自由基的攻击，攻击位置在主链末端，侧链醚键等位置。长此以往，不仅膜本身会衰减，催化层中的高聚物粘结剂同样会衰减。
以上就是一位非专业人士对膜材料的简单认识，不足之处欢迎批评指正。
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(1)综合性能是*。针对氢燃料电池而言，我们对膜材料的要求不是单一的，按照顺序来看，主要有：质子传导率高，对应燃料电池欧姆损失较小；化学、电化学稳定性好，对应燃料电池耐久性高；氢气渗透率低，对应电池损失小以及耐久性高(氢气渗透影响寿命，后续详细说明)；良好的力学性能，适合膜电极的制备组装，以及工作环境变化引起的尺寸形变；良好的热性能，对应电池高温低湿的工作环境的适应性。。。。。。同时满足以上所有条件的膜材料，也就只有商业化的全氟磺酸膜了。
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膜材料的讲解，主要是羟基自由基以及过氧自由基的攻击，攻击位置在主链末端，侧链醚键等位置。长此以往，不仅膜本身会衰减，催化层中的高聚物粘结剂同样会衰减。
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