質(zhì)子交換膜的催化層可以分為常規(guī)憎水催化層、薄層親水催化層和超薄催化層。早期的催化層是常規(guī)的憎水催化層，厚度超過50um，主要是將鉑黑或碳載鉑催化劑和PTFE微?；旌虾螅?jīng)絲網(wǎng)印刷、涂布和噴涂等方法涂覆到擴散層上并經(jīng)熱處理制得。催化層中的PTFE提供了氣體擴散通道，而催化劑則為電子和水的傳遞提供了通道。但是這種催化層質(zhì)子傳導(dǎo)能力較差，性能不高。后來，為了改進這種催化層的質(zhì)子傳導(dǎo)能力并增加催化劑、反應(yīng)氣體和質(zhì)子交換膜三相界面的面積，又研制了薄層親水催化層和超薄催化層。質(zhì)子交換膜有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和較高的力學(xué)強度。Fumatech膜常見問題
離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因為一般在應(yīng)用時主要是利用它的離子選擇透過性，所以也稱為離子選擇透過性膜。fumatech離子交換膜應(yīng)用的膜主要由聚合物組成，一小部分由陶瓷組成。它們都很薄，為了使其穩(wěn)定，fumatech膜由相同或異物的支撐結(jié)構(gòu)組成。fumatech離子交換膜主要用于物質(zhì)分離，在許多情況下，常規(guī)分離工藝已被膜工業(yè)應(yīng)用所取代。fumatech膜工藝通常很便宜，并且具有節(jié)能的特點。Fumatech膜內(nèi)容燃料電池裝置不含或含有很少的運動部件，工作可靠，較少需要維修，且比傳統(tǒng)發(fā)電機組安靜。
電堆運行時，質(zhì)子交換膜需要保持一定的濕度，反應(yīng)生成的水需要排除。不同形態(tài)的水的遷移、傳輸、生成、凝結(jié)對電堆的穩(wěn)定運行都有很大影響，這就產(chǎn)生了發(fā)電系統(tǒng)的水、熱管理問題。通常情況下，電堆均需使用復(fù)雜的純水增濕輔助系統(tǒng)用于增濕質(zhì)子交換膜，以免電極“干死”(質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)質(zhì)子能力下降，甚至損壞)；同時又必須及時將生成的水排出，以防電極“淹死”。由于發(fā)電機的運行溫度一般在80℃左右，此時發(fā)電機的運行效能較好，因此反應(yīng)氣體進入電堆前需要預(yù)加熱，這一過程通常與氣體的加濕過程同時進行；電堆發(fā)電時產(chǎn)生的熱量將使電堆溫度升高，必須采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施，可以保持發(fā)電機電堆工作溫度穩(wěn)定。這些通常用熱交換器與純水增濕裝置進行調(diào)節(jié)，并用計算機進行協(xié)調(diào)控制。
離子交換膜是具有離子交換性能的、由高分子材料制成的薄膜(也有無機離子交換股，但其使用尚不普通)。它與離子交換樹脂相似，都是在高分子骨架上連接一個活性基團，但作用機理和方式、效果都有不同之處。當(dāng)前市場上離子交換膜種類繁多，也沒有統(tǒng)一的分類方法。一般按膜的宏觀結(jié)構(gòu)分為三大類：1.非均相離子交換膜由粉末狀的離子交換樹脂加黏合劑混煉、拉片、加網(wǎng)熱壓而成。樹脂分散在黏合劑中，因而其化學(xué)結(jié)構(gòu)是不均勻的。2.均相離子交換膜均相離子交換膜系將活性基團引入一惰性支持物中制成。它沒有異相結(jié)構(gòu)，本身是均勻的。其化學(xué)結(jié)構(gòu)均勻，孔隙小，膜電阻小，不易滲漏，電化學(xué)性能優(yōu)良，在生產(chǎn)中應(yīng)用寬泛。但制作復(fù)雜，機械強度較低。3.半均相離子交換膜也是將活性基團引入高分子支持物制成的。交換容量交換容量是離子交換膜的關(guān)鍵參數(shù),一般交換容量高的膜，選擇透過性好，導(dǎo)電能力也強。
雙極膜雖然是一種新膜(與其他高分子膜200余年發(fā)展歷史相比而言)，但它的研究可追溯到50年代中期。其發(fā)展過程可劃分為三個階段：第1階段50年代中期至80年代初期，這是雙極膜發(fā)展十分緩慢的時期，雙極膜只是由兩片陰陽離子膜直接壓制，性能很差，水分解電壓比理論壓降高幾十倍，應(yīng)用研究是以水解離為基礎(chǔ)的實驗室階段；第二階段從80年代初至90初，由于雙極膜制備技術(shù)的改進，成功地研制了單片型雙極膜，其性能很大程度的提高，已經(jīng)在制酸堿和脫硫技術(shù)得到了成功應(yīng)用，這一階段出現(xiàn)了商品雙極膜；從90年代初至今是雙極膜得到迅猛發(fā)展的時期，隨著對雙極膜工作過程機理的深入研究，從膜結(jié)構(gòu)、膜材料和制備過程上進行了重大改進，使制得的雙極性膜在性能上有較大提高，其中主要是對陰膜和陽膜接觸界面的改進，從較初簡單的“層壓型”或“涂層型”結(jié)構(gòu)到80年代初開始出現(xiàn)的單片型結(jié)構(gòu)，隨后又出現(xiàn)帶有中間“催化層”的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道?；umatech膜
隨著燃料電池技術(shù)不斷成熟,以及西氣東輸工程提供了充足天然氣源。Fumatech膜常見問題
雙極膜(BPM)是一種新膜，通常是由陰離子交換層、陽離子交換層復(fù)合而成的一種復(fù)合型離子交換膜，也可以在陰膜、陽膜之間加入第三層物質(zhì)促進水的解離，成為陰離子交換層、陽離子交換層、中間反應(yīng)層構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)。在直流電場的作用下，雙極膜可以將水解離，在陽膜、陰膜兩側(cè)分別產(chǎn)生H+和OH-。在氟碳工業(yè)及鈾工業(yè)(UF6)的生產(chǎn)中，排放的廢氣廢水中含有的氟和有機酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是50～500×10-6，通常需要用KOH中和才能完全除去，結(jié)果生成的KF溶液含有許多重金屬(如鈾、砷等)和微量放射性物質(zhì)，還需用Ca(OH)2與KF反應(yīng)再生KOH并生成不溶性的廢料。這種方法導(dǎo)致有價氟的損失，且給用戶留下如何處理含放射性物質(zhì)的Ca(OH)2廢料問題，如果采用雙極膜電滲離解技術(shù)可直接將KF轉(zhuǎn)化為HF和KOH，不只能回收高價值的氟，且可避免石灰的使用，并減少廢渣的處理量。Fumatech膜常見問題
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