质子交换膜是一类以其卓越的离子电导率和化学-机械稳定性而闻名的离子导电聚合物薄膜,它可以为质子的迁移和输送提供通道,在运行过程中只允许水和质子(或称水合质子,H3O+)穿过,使得质子能够经过膜从阳极到达阴极,而电子只能够通过外电路转移从阳极到达阴极,从而能够向外界提供电流。PEM在燃料电池中具有双重作用:
1)作为电解质提供氢离子通道,传导质子。
2)作为隔膜隔离两极反应物,防止它们直接反应。
质子交换膜技术要求
根据燃料电池的工作特点,高效率的质子交换膜性能应该满足以下要求:
1)较高的质子传导率和较低的电子传导率。
2)反应物在膜中的渗透性尽可能小,避免燃料和氧化剂直接接触。
3)较强的化学稳定性,在活性物质的氧化、还原和酸性作用下不会发生降解。
4)足够高的机械强度和热稳定性,可以承受在加工和运行过程中不均匀的机械和热量冲击。
5)较好的表面黏结性,可以很好地与催化剂黏结。
6)较高的性价比。
评价PEM的性能指标主要为离子基团当量值(EW值)、离子交换能力、离子传导率、膜厚度、气体渗透率、机械强度以及成本等。
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