引言：燃料电池(fuel cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，根据电解质不同分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池和质子交换膜燃料电池 (PEMFC)。

PEMFC简介

质子交换膜（PEM）燃料电池是指以质子导电膜为电解质，同时作为电化学电池中的隔膜，将阳极与阴极分离。由于这种类型的燃料电池膜电解质在质子上起作用，因此可以使用任何易于氧化的富氢燃料，例如氢气、低级醇（甲醇、乙醇）和酸（甲酸）。

作用原理

全氟磺酸质子交换膜

质子交换膜是氢燃料电池的核心关键材料,其耐久性直接影响着质子交换膜燃料电池的使用寿命。全氟磺酸膜是目前质子交换膜燃料电池中使用最多的一类质子交换膜，由电中性半结晶聚合物四氟乙烯主链和与主链连接的侧链磺酸（ SO³- ）基团组成，因此，全氟磺酸膜具有化学稳定性好、强度高和磺酸根亲水性强、电导率高的优点。

全氟磺酸膜的分类

为了解决全氟磺酸质子交换膜成本偏高、燃料渗透严重、高温环境中易降解、当膜内含水量较低时电导率会明显下降的问题,研究人员利用复合型膜材料开发新型质子膜。

全氟磺酸膜制备工艺

目前全氟磺酸膜的制备方法主要有熔融挤出成膜法和溶液成膜法。熔融挤出法制备工艺复杂，对设备要求很高，设备的造价也就很高。溶液成膜法包括溶液浇注成型法和溶液流延法，流延法适合大批量生产。

在成膜之前需要先制备树脂溶液，乙醇水溶液、异丙醇水溶液、DMF、1 ,2丙二醇等均可制备树脂溶液。但分散不均匀的树脂溶液成膜后各个位置的厚度值偏差大,影响导电率，因此制备分散均匀的树脂溶液是保障全氟磺酸膜良好性能的前提。

高压分散提高成膜均匀性

ATS高压均质机可将全氟磺酸树脂均匀稳定分散至140nm左右，粒径分布窄，长时间静置后无分层，储存稳定性好。

以上数据来自ATS复杂制剂中心

ATS提供从实验型到大型生产不同阶段需求的设备及技术解决方案，复杂制剂纳米化设备研究中心配有全套实验及检测设备，支持客户来样寄样。

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参考文献：

孟庆文,余国军,何华.全氟磺酸树脂的合成与应用.[j]有氟工业.2023

刘义鹤,江洪 .燃料电池质子交换膜技术发展现状.[j]新材料产业. 2018 

唐志虎,梁立华,柳艳敏,张丽惠,盖树人.全氟磺酸质子膜成型工艺的研究进展.[j]信息记录材料.2015