質(zhì)子交換膜是氫燃料電池電堆的核心部件之一，起到傳遞質(zhì)子、隔離兩極反應(yīng)物等重要作用。
燃料電池中質(zhì)子交換膜工作原理，圖源自：Polymers Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs): Advances and Challenges
戈?duì)朑ORE-SELECT??質(zhì)子交換膜
根據(jù)材料的成分不同，質(zhì)子交換膜有不同分類，其中全氟磺酸質(zhì)子膜是最主要的類型，其共聚單體全氟乙烯基醚磺酰氟（PSVE）的分子結(jié)構(gòu)、四氟乙烯（TFE）與PSVE的比例決定了全氟磺酸樹(shù)脂的聚合度，以及用于質(zhì)子傳遞的側(cè)鏈磺酸基團(tuán)的數(shù)量，由最終影響質(zhì)子交換膜的機(jī)械性能和離子交換能力。
圖?質(zhì)子交換膜分類
一、全氟磺酸樹(shù)脂制備簡(jiǎn)介及挑戰(zhàn)
全氟磺酸樹(shù)脂具有耐熱性好、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)、機(jī)械強(qiáng)度高、熱熔融加工性好等優(yōu)點(diǎn)，是已知最強(qiáng)固體超強(qiáng)酸。在現(xiàn)代工業(yè)上，全氟磺酸樹(shù)脂的主要用途是制造薄膜。
全氟磺酸樹(shù)脂結(jié)構(gòu)式
全氟磺酸樹(shù)脂制備一般是以帶有磺酰氟基的全氟乙烯基醚單體與四氟乙烯為原料進(jìn)行共聚制得。從制備過(guò)程來(lái)看，困難主要來(lái)自四個(gè)環(huán)節(jié)：原材料PSVE單體的制備、四氟乙烯的獲取、樹(shù)脂的聚合和成膜。
● PSVE單體，即全氟磺?；蚁┗?，其制備反應(yīng)條件十分嚴(yán)苛。為了規(guī)避技術(shù)糾紛，各廠家領(lǐng)先開(kāi)發(fā)出不同結(jié)構(gòu)的PSVE單體后紛紛申請(qǐng)專利，因此這一環(huán)節(jié)專利保護(hù)性較強(qiáng)。
●?四氟乙烯是制作全氟磺酸樹(shù)脂的核心原材料，具有易爆炸特點(diǎn)，運(yùn)輸難度大，因此生產(chǎn)全氟磺酸膜的企業(yè)，一般需要具備四氟乙烯的自供能力。
●?樹(shù)脂的聚合與成膜過(guò)程，存在著機(jī)械強(qiáng)度難以保證、產(chǎn)品平整度和厚度難以取舍的問(wèn)題，使其滿足工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模具備相當(dāng)大的技術(shù)難度。
圖源自：燃料電池質(zhì)子交換膜概述，李婷等，《東方電氣評(píng)論》2015年115期
二、質(zhì)子交換膜成本簡(jiǎn)析
國(guó)融證券2022年研報(bào)顯示，燃料電池系統(tǒng)包括電堆、空氣壓縮機(jī)和其它三個(gè)部分，分別占總成本的62%、16%和22%。占比最高的電堆部分又可分為催化劑、質(zhì)子交換膜（電解質(zhì)）、雙極板、氣體擴(kuò)散層和其它5類。而催化劑、質(zhì)子交換膜和雙極板，正是導(dǎo)致燃料電池成本居高不下的關(guān)鍵因素。
其中，據(jù)中航證券2022年研報(bào)顯示，20cm*20cm(0.04m2)規(guī)格的杜邦質(zhì)子交換膜價(jià)格為899元。一般生產(chǎn)每輛氫燃料電池汽車至少需要20平米質(zhì)子交換膜，約合22.5萬(wàn)元。
由此可見(jiàn)，質(zhì)子交換膜成本是制約氫燃料電池應(yīng)用發(fā)展的因素之一，也吸引了不少企業(yè)關(guān)注及布局。目前質(zhì)子交換膜供應(yīng)商主要有：戈?duì)枴⒖颇?、艾杰旭AGC、索爾維、武漢綠動(dòng)氫能、東岳未來(lái)、漢丞科技、蘇州科潤(rùn)新材、通用氫能等。
來(lái)源：綜合整理
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦氫科技網(wǎng)）：全氟磺酸質(zhì)子交換膜制備簡(jiǎn)析：生產(chǎn)難度大，價(jià)格也不便宜
