燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。燃料电池理论上可在接近100%的热效率下运行，具有很高的经济性。目前实际运行的各种燃料电池，由于种种技术因素的限制，再考虑整个装置系统的耗能，总的转换效率多在45%～60%范围内，如考虑排热利用可达80%以上。此外，燃料电池装置不含或含有很少的运动部件，工作可靠，较少需要维修，且比传统发电机组安静。另外电化学反应清洁、完全，很少产生有害物质。所有这一切都使得燃料电池被视作是一种很有发展前途的能源动力装置。燃料电池是一种电化学的发电装置,等温的按电化学方式,直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程,不受卡诺循环限制,因而能量转化效率高,且无污染,正在成为理想的能源利用方式。阴离子交换膜是一类含有碱性活性基团，对阴离子具有选择透过性的高分子聚合物膜。德国Fumatech膜氢气制取
质子交换膜燃料电池的基本结构主要由质子交换膜、催化剂层、扩散层、集流板（又称双极板）组成。聚合物电解质膜被碳基催化剂所覆盖，催化剂直接与扩散层和电解质两者接触以求达到较大的相互作用面。催化剂构成电极，在其之上直接为扩散层。电解质、催化剂层和气体扩散层的组合被称为膜片-电极组件。质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池的主要部件，是一种厚度只为50～180um的薄膜片，其微观结构非常复杂。它为质子传递提供通道，同时作为隔膜将阳极的燃料与阴极的氧化剂隔开，其性能好坏直接影响电池的性能和寿命；德国Fumatech膜氢气制取质子交换膜的流场板一般是指按一定间隔开槽的石墨板。
膜的离子迁移数解释：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。机械强度膜的机械强度包括膜的爆破强度和抗拉强度以及抗弯强度和柔韧性能。爆破强度是指膜受到垂直方向的压力时，所能承受的较高压力，采用水压爆破法测定，以单位面积上所受压力表示（MPa），是表明膜的机械强度的重要指标。
离子交换膜的性能：机械强度膜的机械强度包括膜的爆破强度和抗拉强度以及抗弯强度和柔韧性能。爆破强度是指膜受到垂直方向的压力时，所能承受的较高压力，采用水压爆破法测定，以单位面积上所受压力表示（MPa），它是表明膜的机械强度的重要指标。抗拉强度是指膜受到平等方向的拉力时，所能宾较高拉力，以单位面积上所受接力表示（MPa）。膜的机械强度主要决定地的化学结构、增强材料等。增强的交联度可提高膜的机械强度，而增设交换容量和含水量会使强度下降。一般使用膜的尖大于0.3MPa。化学性能指膜的耐酸碱、耐溶剂、耐氧化、耐辐照、耐温、耐有机污染等性能。非均相离子交换膜由粉末状的离子交换树脂加黏合剂混炼、拉片、加网热压而成。
质子交换膜由于铂或铂合金作为催化剂的主要问题是成本太高，由于Pt的价格高、资源匮乏，使得质子交换膜燃料电池的成本居高不下，限制了大规模的应用，需要进一步降低铂的载量。一种方法是寻找新的价格较低的非铂，非贵金属催化剂；另一种方法是改进电极结构，有效利用铂催化剂，提高Pt的利用率，减少单位面积的使用量。铂或铂合金作为催化剂的主要的问题是其毒化问题。铂催化剂因极富活性而提供了优异的性能。该催化剂对一氧化碳和硫的生成物与氧相比有较高的亲和力，这种毒化效应强烈地制约了催化剂的高度活性，并阻碍了扩展到其中的氢或氧。使得电极反应不能发生，燃料电池性能递减。燃料电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给进行反应。德国Fumatech膜氢气制取
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。德国Fumatech膜氢气制取
燃料电池从理论上来讲,只要连续供给燃料,燃料电池便能连续发电,已被誉为是继水力、火力、核电之后的第四代发电技术。优点有1、发电效率高：燃料电池发电不受卡诺循环的限制。理论上,它的发电效率可达到85%～90%,但由于工作时各种极化的限制,目前燃料电池的能量转化效率约为40%～60%。若实现热电联供,燃料的总利用率可高达80%以上。2、环境污染小：燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时,二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上,这对缓解地球的温室效应是十分重要的。另外,由于燃料电池的燃料气在反应前必须脱硫,而且按电化学原理发电,没有高温燃烧过程,因此几乎不排放氮和硫的氧化物,减轻了对大气的污染。德国Fumatech膜氢气制取
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