为了提高质子交换膜的性能，对质子交换膜的改进研究正不断进行着。从近两年的文献报道看，改进方法可采用以下几种方法：（1）有机/无机纳米复合质子交换膜，依靠纳米颗粒尺寸小和比表面积大的特点提高复合膜的保水能力，从而达到扩大质子交换膜燃料电池工作温度范围的目的；（2）对质子交换膜的骨架材料进行改进，针对目前较常用的Nafion®；膜的缺点，或在Nafion®膜基础上改进，或另选用新型骨架材料；（3）对膜的内部结构进行调整，特别是增加其中微孔，以使成膜方便，并解决催化剂中毒的问题。另外，除了这3种改进，现有的许多研究都或多或少的采用了纳米技术，使材料更小，性能更佳。电化学反应过程中常伴随着电极表面析氢、析氧和析氯的电极反应。广东PEM水电解Fumatech膜氢气制取
离子交换膜的性能：选择透过性反映膜对不同离子的选择透过能力，用离子迁移数（t）和膜的透过度（p）来表示。膜内离子迁移数即某一种离子在膜内的迁移量与全部离子在膜内的迁移量的比值。或者也可用离子迁移所带电量之比来表示。对于理想的离子交换膜，反离子的迁移数为1，同名离子的迁移数为0.实际上由于各种因素的影响，反离子在膜内的实际迁移可能达到1。有两种方法可以得到膜的离子迁移数，一是膜电位法，将膜在两种不同浓度的同类电解质中测定其膜电位，再由膜电位计算迁移数。另一种方法是，在外加直流电场下，在电渗析槽中直接测定膜的迁移数。一般要求，实用的离子交换膜透过度大于85%，反离子迁移数大于0.9，并希望在高浓度电解质中仍有良好的选择透过性。江苏燃料电池Fumatech膜氢气制取阴离子交换膜的本质是一种碱性电解质，对阴离子具有选择透过性作用。
双极膜是一种新型离子交换复合膜，它通常由阳离子交换层和阴离子交换层复合而成，用荷有不同电荷密度、厚度和性能的膜材料在不同的复合条件下，可制成不同性能和用途的双极膜，这些用途较基本的原理是双极膜界面层的水分子在反向加压时的离解(又称双极膜水解离)，即将水分解成氢离子和氢氧根离子。双极膜电渗析就是基于上述的水解离和普通的电渗析原理的基础上发展起来的，它是以双极膜代替普通电渗析的部分阴、阳膜或者在普通电渗析的阴、阳膜之间加上双极膜构成的。双极膜电渗析的较基本应用是从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)，如图所示，料液进入如图所示的三室电渗析膜堆，在直流电场的作用下，盐阴离子(X-)通过阴离子交换膜进入酸室，并与双极膜离解的氢离子生成酸(HX)；而盐阳离子(M+)通过阳离子交换膜进入碱室，在那里与双极膜离解的氢氧根离子形成碱(MOH)。
燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电；质子交换膜燃料电池已成为汽油内燃机动力较具竞争力的洁净取代动力源。
燃料电池一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，是很有发展前途的新的动力电源，作为负极，用空气中的氧作为正极。和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质（燃料和氧化剂）是在反应的同时源源不断地输入的，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点，但由于成本高，系统比较复杂，只限于一些特殊用途，如飞船、潜艇、电视中转站、灯塔和浮标等方面。阴离子交换膜是新型能量转换装置的重要构成部分，使用性能是否符合要求是新能源电池得到商业化应用的前提。山东碳氢化合物Fumatech膜氢气制取
液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍,直接甲醇燃料电池的比能量比锂离子电池高10倍以上。广东PEM水电解Fumatech膜氢气制取
基膜两侧分别引入阴、阳离子交换基团法的基本过程是在聚合物基膜两侧分别用化学反应方法引入阴、阳离子交换基团而制得双极膜。比如，将聚乙烯膜浸吸苯乙烯、二乙烯苯及过氧化苯甲酰的混合溶液制得基膜，通过覆盖保护的方法，一侧氯磺化、水解得阳膜层，另一侧氯甲基化、胺化得阴膜层。该法很关键的一项技术是要控制好阴、阳膜层的厚度并且使两者的界面平行于膜表面且两者不相互渗透。所以基膜必须均质平整，同时对磺化时间和氯甲基化时间加以控制。这种方法制得的双极膜，即使工作相当长时间后，也不会在两膜层出现气泡或液泡，两膜层不会分离，离子交换基团基本不会损失。一膜层在另一膜层上电沉积成型法的基本过程是将离子交换膜组装在电解槽中，电解液里悬浮电性相反的离子交换树脂粉末，通直流电使树脂粒子沉积在膜的表面形成双极膜。有研究者发现，沉积在膜表面的树脂粒吸着牢靠，即使倒换电极方向或者通入浓盐水，树脂粒子也不会轻易脱落。广东PEM水电解Fumatech膜氢气制取
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