质子交换膜是燃料电池的核心材料，在燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流，因此质子交换膜的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用。
它的好坏直接影响电池的使用寿命。质子交换膜如何选型因此变得格外重要。
如何对质子交换膜分类？
一般的分类状况如下：
说明：目前市面上主流使用的仍多数为全氟磺酸质子交换膜，不过也有部分自增湿类产品使用到无机物 复合膜。下面就以全氟磺酸质子交换膜做一些简单梳理。
全氟磺酸质子交换膜工艺复杂
目前市面上销售的质子交换膜主要包括美国GORE-SELECT系列、Dupont 公司的 Nafion 系列、加拿大Ballard 公司 BAM 膜等以及国内东岳未来氢能、通用氢能等的全氟磺酸质子交换膜等 。
全氟磺酸质子交换膜工艺示意图：
国标测试方法众多
1.目前现行的国标为GB/T 20042.3-2009《质子交换膜燃料电池 第 3 部分：质子交换膜测试方法》，主要定义了以下内容：
1）厚度均匀性。厚度单位：μm，均匀性用无量纲相对厚度偏差%来表征。
2）质子传导率。是电阻率的倒数，用 S/cm 来表示。
备注：膜传导质子的能力，是衡量膜的质子导通能力的一项电化学指标，它反映了质子在膜内迁移速度的大小。
3）离子交换当量（EW），单位为 g/mol。
备注：它与表示离子交换能力大小的离子交换容量 lEC(lon Exchange Capacity) 成倒数关系，体现了质子交换膜内的酸浓度.
4）透气率。单位为立方厘米每平方厘米每分钟（ cm? / c㎡ ? min)。
备注：质子交换膜单位时间、单位面积的透气率，
5）拉伸性能
备注：在给定温度、湿度和拉伸速度下，在标准膜试样上施加拉伸力，试样断裂前所承受的最大拉伸力与膜厚度及宽度的比值，单位为 MPa。
6）溶胀率
备注：在给定温度和湿度下相对于干膜在横向、纵向和厚度方向的尺寸变化，单位为%.
7）吸水率
备注：在给定温度和温度下单位质量干膜的暖水量，单位为质量百分比(wt.%）
具体测试方法见国标细则部分。
2.这里需要提醒大家的是该国标在2020年3月6日有公布一版替代该现行国标的征求意见稿GB/T 20042.3—XXXX，与GB/T 20042.3-2009相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：
1）变更质子交换膜状态调节温度；
2）力学性能区分横向和纵向，增加弹性模量和断裂伸长率指标；
3）增加180°剥离强度测试；（为新增项目，用于表征复合层与基材之间的附着力状况。）
4）溶胀率区分横向、纵向和Z轴方法；（增加不同方向测试指标）
5)气体透过量采用压差法进行测试；（测试方式的调整，单位为cm?·cm /( c㎡ · s ·Pa)）
6)修改卡尺精度为0.02 mm；
7)新增部分术语及定义（见3.4、3.5、3.6、3.7、3.8）；
8)修改“拉伸强度”术语及定义（见3.3）。
特别说明：该征求意见稿主要由山东东岳未来氢能有限公司等单位起草修订，截止目前仍处于征求意见阶段。
国内外产品的基本参数
1.国内某PEM产品，已经可批量供货
国内某氢能PEM规格参数表
国内某氢能老化实验&IV曲线
说明：
1）该产品有采用Fenton（芬顿法）做抗老化寿命测试，效果良好。
2）该产品为短支链全氟磺酸质子交换膜。
3）有做成MEA以及单体电池做对比测试。
4）在参数表中未体现EW值（离子交换当量）
5）极化曲线中的电流密度A/cm2是电堆产品等效对比的一个基本参数。
2.美国XXNafion系列（以NRE和N11X系列为例说明）
美国某NRE系列参数表
美国某 N—XXX系列参数表
说明：
1）该供应商系列产品厚度明显是较厚的，约在50~200μm以上。
2）质子传导率在50%湿度，23摄氏度环境下测得为83mS/cm ，与国内产品的湿度90%，80摄氏度下的150mS/cm还是有些偏差。（不是在同一环境下参数，仅供参考）
3）离子交换量（EW）采用了meq/g的单位表征，与国标中g/mol单位不一致。大家注意换算。（meq：毫克当量，表示某物质和1mg氢的化学活性或化合力相当的量。mEq/L＝(mg/L)X原子价/化学结构式量 。根据以上进行换算即可）
4）MD=纵向，TD=横向。
国内外质子交换膜产品差异在缩小
1.单从基本的参数去做粗浅的比较，国内产品并不比国外已经商业化的产品差，甚至还略优于国外产品。
2.由于保密等因素未能提供更多供应商的PEM性能参数表。
3.由于PEM仅仅是最终产品燃料电池电堆的一个基础材料，除了部分机械物性之外，更多的电化学特性还是需要组装成MEA以及单电池后才能表征。
4.适当的材料选型，最佳的零部件组合，避免“短板效应”才能组装出优良的产品。
来源：氢眼所见
