引言：燃料電池(fuel cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，根據(jù)電解質(zhì)不同分為堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池 (PEMFC)。

PEMFC簡介

質(zhì)子交換膜（PEM）燃料電池是指以質(zhì)子導(dǎo)電膜為電解質(zhì)，同時作為電化學(xué)電池中的隔膜，將陽極與陰極分離。由于這種類型的燃料電池膜電解質(zhì)在質(zhì)子上起作用，因此可以使用任何易于氧化的富氫燃料，例如氫氣、低級醇（甲醇、乙醇）和酸（甲酸）。

作用原理

全氟磺酸質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜是氫燃料電池的核心關(guān)鍵材料,其耐久性直接影響著質(zhì)子交換膜燃料電池的使用壽命。全氟磺酸膜是目前質(zhì)子交換膜燃料電池中使用*多的一類質(zhì)子交換膜，由電中性半結(jié)晶聚合物四氟乙烯主鏈和與主鏈連接的側(cè)鏈磺酸（ SO³- ）基團(tuán)組成，因此，全氟磺酸膜具有化學(xué)穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高和磺酸根親水性強(qiáng)、電導(dǎo)率高的優(yōu)點(diǎn)。

全氟磺酸膜的分類

為了解決全氟磺酸質(zhì)子交換膜成本偏高、燃料滲透嚴(yán)重、高溫環(huán)境中易降解、當(dāng)膜內(nèi)含水量較低時電導(dǎo)率會明顯下降的問題,研究人員利用復(fù)合型膜材料開發(fā)新型質(zhì)子膜。

全氟磺酸膜制備工藝

目前全氟磺酸膜的制備方法主要有熔融擠出成膜法和溶液成膜法。熔融擠出法制備工藝復(fù)雜，對設(shè)備要求很高，設(shè)備的造價也就很高。溶液成膜法包括溶液澆注成型法和溶液流延法，流延法適合大批量生產(chǎn)。

在成膜之前需要先制備樹脂溶液，乙醇水溶液、異丙醇水溶液、DMF、1 ,2丙二醇等均可制備樹脂溶液。但分散不均勻的樹脂溶液成膜后各個位置的厚度值偏差大,影響導(dǎo)電率，因此制備分散均勻的樹脂溶液是保障全氟磺酸膜良好性能的前提。

高壓分散提高成膜均勻性

ATS高壓均質(zhì)機(jī)可將全氟磺酸樹脂均勻穩(wěn)定分散至140nm左右，粒徑分布窄，長時間靜置后無分層，儲存穩(wěn)定性好。

以上數(shù)據(jù)來自ATS復(fù)雜制劑中心

ATS提供從實(shí)驗(yàn)型到大型生產(chǎn)不同階段需求的設(shè)備及技術(shù)解決方案，復(fù)雜制劑納米化設(shè)備研究中心配有全套實(shí)驗(yàn)及檢測設(shè)備，支持客戶來樣寄樣。

參考文獻(xiàn)：

孟慶文,余國軍,何華.全氟磺酸樹脂的合成與應(yīng)用.[j]有氟工業(yè).2023

劉義鶴,江洪 .燃料電池質(zhì)子交換膜技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀.[j]新材料產(chǎn)業(yè). 2018 

唐志虎,梁立華,柳艷敏,張麗惠,蓋樹人.全氟磺酸質(zhì)子膜成型工藝的研究進(jìn)展.[j]信息記錄材料.2015