关于质子交换膜 (PEM) 的问题和答案
Nafion™ 质子交换膜是对扩大绿色氢（即水电解槽和燃料电池）使用规模至关重要的核心技术。以下是我们收到的关于质子交换膜 (PEM) 及其所涉及的过程的一些常见问题。如果您有其他问题且答案不在这里，请联系我们。
适用于水电解的 PEM
- 什么是水电解？
- 水电解是否有不同的类型？
- 什么是质子交换膜 (PEM) 过程？
- 适用于水电解的 PEM 有何优势？
- 对于适用于水电解的 PEM，Nafion™ 是否有任何替代品？
什么是水电解？
在水电解过程中，电解槽将电和水转化为氢气与氧气；这些氢气和氧气可以存储起来，之后作为能源使用。与多数制氢方法不同，水电解在转化过程中不会产生污染或具有破坏性的温室气体等副产物。
水电解是否有不同的类型？
有，目前，市场上主要有两种类型的水电解：碱性电解和质子交换膜 (PEM) 水电解槽。碱性电解和 PEM 技术都能现场按需制氢以及生产超纯、干燥的无碳氢。
什么是质子交换膜 (PEM) 过程？
在此过程中，PEM 将质子从阳极传导到阴极，同时为电极提供电绝缘。
在两个电极之间施加电位差（电压）时，带负电荷的氧分子在阳极处失去电子，从而生成质子、电子和氧气。H+ 离子穿过质子传导膜流向阴极，在阴极与电子结合形成 H₂。
PEM 仅允许带正电的离子穿过，从而到达阴极。
适用于水电解的 PEM 有何优势？
在与间歇式能源结合使用时，质子交换膜 (PEM) 水电解能够提供更好的替代方案。过去，虽然 PEM 组件的历史高成本限制了该系统在大规模商业应用中的使用，但最近的技术发展大大降低了成本，使 PEM 组件在许多新的用例中成为更可行选择。
质子交换膜水电解槽优势颇多，非常适合二十一世纪制氢的需要。
质子交换膜可以：
- 在高电流密度下工作，从而降低成本；这对于配备极为动态的能源（例如风能和太阳能）的系统尤其如此，因为其中能源输入的激增将导致有的能源无法捕获
- 由于采用了聚合物电解质，即使在高压下也能使用非常薄的膜
- 实现更高能效，因为其质子膜电阻损耗更低
- 气体交叉率较低，因而气体产品纯度极高，这对于储存安全性和直接用于燃料电池至关重要
- 可在无腐蚀性化学物质情况下工作
质子交换膜也可以用在较小的系统中，因为它们在高功率密度下运行。碱性水电解的占地面积可能是 PEM 水电解的十倍，对于空间有限的客户而言，这是一个重要的考虑因素。
对于适用于水电解的 PEM，Nafion™ 是否有任何替代品
重要的是，目前没有已知合适的 Nafion™ 替代品可用于水电解中的质子交换膜。质子交换膜 (PEM) 电解槽使用 Nafion™ 等膜，因为它们具有当前和未来水电解应用所需的高电导率、可靠性和性能。其物理可靠性有助于简化操作、抵抗工作干扰，并在膜的使用寿命内保持可靠的性能。
适用于燃料电池的 PEM
- 什么是燃料电池？
- 是否有不同类型的可用燃料电池？
- 什么是 PEM 燃料电池？
- PEM 燃料电池有何优势？
- 对于适用于燃料电池的 PEM，Nafion™ 是否有任何替代品？
什么是燃料电池？
燃料电池是一种通过与氧或其他氧化剂发生化学反应将燃料中的化学能转化为电能的装置。氢气是最常见的燃料，但有时也会使用天然气等碳氢化合物和甲醇等醇类。燃料电池不同于电池，因为燃料电池需要持续的燃料和氧气/空气来源来维持化学反应，但是只要这些来源得到供应，它们就可以持续地发电。1
是否有不同类型的可用燃料电池？
有，目前有许多类型的可用燃料电池，包括：
- 碱性燃料电池 (AFC)2
- 直接甲醇燃料电池 (DMFC)
- 微生物燃料电池 (MFC)
- 熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)2
- 磷酸燃料电池 (PAFC)2
- 聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC)2
- 固体氧化物燃料电池 (SOFC)2
什么是 PEM 燃料电池？
聚合物电解质膜 (PEM) 燃料电池 (PEMFC) 也称为质子交换膜燃料电池，可提供高功率密度。PEM 燃料电池需要空气中的氢气和氧气以及水来运行，不像有些燃料电池那样需要腐蚀性液体。此类电池通常使用纯氢作为燃料，而纯氢由储罐或车载重整器提供。
它们的显著特点包括：
- 温度/压力范围较低（50°C 至 100°C）
- 固体聚合物电解质膜
- 含有铂催化剂的多孔碳电极
PEM 燃料电池有何优势？
PEM 具有以下优势：
- 与其他燃料电池相比重量较轻
- 与其他燃料电池相比体积较小
对于适用于燃料电池的 PEM，Nafion™ 是否有任何替代品？
重要的是，目前没有已知合适的 Nafion™ 替代品可用于燃料电池的质子交换膜。事实上，Nafion™ 离子交换膜在同类中率先使用，目前仍然是世界上分布最广的 PEM 材料。3Nafion™ 采用行业领先的技术和解决方案，在这一领域是市场龙头产品。3
