说来“氢”巧|氢燃料电池汽车“核心中的核心”，质子交换膜_精选

时间：2023-07-06 01:17:26 来源：Auto 标签：

往期的文章中，新氢年Auto带大家简单了解了氢燃料电池汽车最为核心的部件-氢燃料电池堆。

(相关资料图)

车内的氢气跟外界的氧气进行化学反生成水和电能，是氢燃料电池堆运行的主要原理。那么该如何把反应后的水和电能“分开”，这就需要一个极为重要的东西-质子交换膜。

质子交换膜还有两个其他的名字，“质子膜”和“氢离子交换膜”。它主要的作用就是为质子移动和运输提供通道、分离气体反应物并阻隔电解液。

由于质子交换膜不导通电子，并且有效地让氢气和氧气分别传递到阳极和阴极。当氢气处于阳极时，会被分解为质子和电子。

这时候质子会通过质子交换膜来到阴极，电子因质子交换膜的阻隔，会通过外部电路来到阴极。此时的阴极中氧气会跟质子结合生成水和电子，电子又由通过外部电路来到阳极。在阴阳两极的电子往返之下，电能就会由此诞生。

之所以氢燃料电池堆会选择质子交换膜作为质子和电子之间的传导，是因该物质具备良好的稳定性和腐蚀性。

目前质子交换膜以膜的种类分为三种：磺化聚合物膜、复合膜、无机酸掺杂膜，其中运行最为广泛的就是磺化聚合物膜。然后根据含氟量，分为全氟磺酸膜、部分氟化聚合物膜、新型非氟聚合物膜。

我们所熟知的丰田MIRAI使用的就是全氟磺酸膜。从2014年上市的第一代车型用到的质子交换膜厚度就只有10微米，第二代车型的厚度又缩减了30%。

早在上个世纪70年代，美国企业就已经具备量产商业属性的质子交换膜，而国内企业在质子交换膜的技术储备和研发上相对比较落后。

从全球市场来看，可以供应质子交换膜的前5强企业均为外国品牌。现阶段对于自主品牌制造质子交换膜的难度有几个比较关键的点：

1、原材料制备难度大，并且还属于高污染和高能耗。

2、使用质子交换膜的企业对于品质有着极高的要求。例如，需要质子交换膜的厚度只能在10微米以下。

3、制造质子交换膜的设备需要较长的安装周期，工厂的生产条件也非常苛刻。

即便如此，为了尽早实现氢燃料电池汽车从0到1的完全自主研发，国家电投氢能公司在2020年7月成立了武汉绿动氢能公司，专注于质子交换膜、电堆和系统的研发、生产和销售。

除此之外，国内质子交换膜的领军企业还是成立于2017年12月的东岳未来氢能材料公司，它生产的质子交换膜就可以达到10微米。

总的来说，因为生产工艺复杂且投入巨大，质子交换膜也让氢燃料电池堆的成本水涨船高。又因为它的不可替代性，氢燃料电池汽车又不得不使用它。现在不少自主品牌投身质子交换膜的研发就是为了降低制造氢燃料电池汽车的成本，来摆脱外国品牌在这一领域的垄断。

希望自主品牌可以早日在质子交换膜领域做大做强，成为“领头羊”。

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