质子交换膜作用机制
质子交换膜作用机制 – 膜电极涂布设备 – 金属双极板镀膜 – 驰飞超声波喷涂
质子交换膜是燃料电池的核心元件、关键材料。其作用是在反应时，只让阳极失去电子的氢离子（质子）透过到达阴极，但阻止电子、氢分子、水分子等通过，因而需要其具有以下几个特性：
（1）电导率高（高选择性地离子导电而非电子导电）；
（2）化学稳定性好(耐酸碱和抗氧化还原能力)；
（3）热稳定性好；
（4）良好的机械性能（如强度和柔韧性）；
（5）反应气体的透气率低、水的电渗系数小；
（6）可加工性好、价格适当。
质子交换膜是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心元件，以全氟磺酸膜为主，目前国产化进程提速，全氟磺酸膜有机械强度高、化学稳定性好、湿度大条件下导电率高等优点，但是同时也存在缺点：温度升高时会引起质子传导性变差、高温时易发生化学降解、单体合成困难、成本高等。因此各机构也在研究其他类型的膜，包括复合膜、高温膜、碱性膜等。质子交换膜目前主流趋势是全氟磺酸增强型复合膜，质子交换膜逐渐趋于薄型化，由几十微米降低到十几微米，降低质子传递的欧姆极化，以达到更高的性能。开发低铂、高反应效率的 CCM 型薄催化层膜电极是目前质子交换膜燃料电池开发的重要技术方向。
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。
