质子交换膜简介

质子交换膜简介 – 氢燃料质子交换膜涂布机 – 驰飞超声波喷涂

目前学术界公认的质子传递机理主要分成两种:Vehicle 机理和 Grotthuss 机理。Vehicle 机理认为质子与载体结合，以水合氢离子的形式在电渗、浓度差和压差作用下扩散传递，质子传递量受载体扩散速率影响，载体之间无质子交换。Grotthuss 机理认为质子沿氢键，在载体分子之间以跳跃或结构扩散的形式传递，质子的传递量主要由载体本身结构、浓度以及质子在载体之间传递所需要的活化能等因素决定。

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、全氟磺酸膜

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

非全氟化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。

杭州驰飞的燃料电池催化剂涂层系统可产生高度均匀，可重复和耐用的涂层，特别适合这些挑战性应用。从研发到生产，我们的防堵塞技术可以更好地控制涂层属性，显著减少原材料用量，并减少维护和停机时间。

超声镀膜系统可在燃料电池和质子交换膜（PEM）电解器（如Nafion）的电解工艺上产生高度耐用、均匀的碳基催化剂墨水涂层，而膜不会变形。均匀的催化剂涂层沉积在PEM燃料电池、GDL、电极、各种电解质膜和固体氧化物燃料电池上，喷涂的悬浮液包含炭黑墨水、PTFE粘合剂、陶瓷浆料、铂和其他贵金属。也可以使用超声波喷涂其他金属合金，包括金属氧化物悬浮液的铂、镍、铱和钌基燃料电池催化剂涂层，以制造PEM燃料电池、聚合物电解质膜（PEM）电解槽、DMFC（直接甲醇燃料电池）和SOFC（固体氧化物燃料电池）可产生大负荷和高电池效率。