质子互换膜氢燃料太阳 （proton exchange membrane fuel cell，英文简称PEMFC）是一种燃料太阳 ，在道理上相称于水电解的“逆”装配。其单太阳 由阳极、阴极和质子互换膜组成，阳极其氢燃料发生氧化的场合，阴极其氧化剂复原的场合，南北极都含有加快电极电化学反映的催化剂，质子互换膜作为电解质。任务时相称于一向流电源，其阳极即电源负极，阴极其电源正极。

氢燃料太阳 两电极的反映别离为：

阳极（负极）：2H₂ – 4e = 4H⁺

阴极（正极）：O₂ + 4e + 4H⁺ = 2H₂O注重一切的电子e都省略了负号上标。因为质子互换膜只能传导质子，是以氢质子可间接穿过质子互换膜到达阴极，而电子只能经由进程外电路能力到达阴极。当电子经由进程外电路流向阴极时就发生了直流电。以阳极其参考时，阴极电位为1.23V。也即每单太阳 的发电电压现实下限为1.23V。接有负载时输入电压取决于输入电流密度，凡是在0.5~1V之间。将多个单太阳 层叠组合就可以组成输入电压知足现实负载须要的燃料太阳 堆。

PEMFC的电极常被称为膜电极组件，它是指质子互换膜和其两侧各一片多孔气体分散电极（涂有催化剂的多孔碳布）组成的阴、阳极和电解质的复合体。

电堆由多个单体太阳 以串连体例层叠组合而成。将双极板与膜电极三合一组件（MEA）瓜代叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即组成质子互换膜燃料太阳 电堆，如附图所示。叠合压紧时应确保气体主通道对正以便氢气和氧气能顺遂灵通每单太阳 。电堆任务时，氢气和氧气别离由入口引入，经电堆气体主通道分派至各单太阳 的双极板，经双极板导流平均分派至电极，经由进程电极支持体与催化剂打仗停止电化学反映。

电堆的焦点是MEA组件和双极板。MEA是将两张喷涂有Nafion溶液及Pt催化剂的碳纤维纸电极别离置于经预处置的质子互换膜两侧，使催化剂接近质子互换膜，在必然温度和压力下模压抑成。双极板经常利用石墨板材料建造，具备高密度、高强度，无穿孔性漏气，在高压强下无变形，导电、导热机能良好，与电极相容性好等特色。经常利用石墨双极板厚度约2~3.7mm，经铣床加工成具备必然外形的导流流体槽及流体通道，其流道设想和加工工艺与太阳 机能紧密亲密相干。

质子互换膜氢燃料太阳 长处

质子互换膜燃料太阳 具备以下长处：e其发电进程不触及氢氧熄灭，是以不受卡诺轮回的限定，能量转换率高；发电时不发生净化，发电单位模块化，靠得住性高，组装和维修都很便利，任务时也不乐音。以是，质子互换膜燃料太阳 电源是一种洁净、高效的绿色环保电源。

质子互换膜燃料太阳 任务温度低、启动快、比功率高、布局简略、操纵便利等被公认为电动汽车、牢固发电站等的首选能源。在燃料太阳 外部，质子互换膜为质子的迁徙和保送供给通道，使得质子颠末膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移组成回路，向外界供给电流，是以质子互换膜的机能对燃料太阳 的机能起着很是主要的感化，它的黑白间接影响电的利用寿命。

质子互换类膜氢燃料太阳 存在下述错误谬误：

（1）建造坚苦、本钱高，全氟物资的分解和磺化都很是坚苦，并且在成膜进程中的水解、磺化轻易使聚合物变性、降解，使得成膜坚苦，致使本钱较高；

（2）对温度和含水量请求高，Nafion系列膜的最好任务温度为70~90℃，跨越此温度会使其含水量急剧降落，导电性敏捷降落，障碍了经由进程恰当进步任务温度来进步电极反映速率和降服催化剂中毒的困难；

（3）某些碳氢化合物，如甲醇等，渗入率较高，不合适用作间接甲醇燃料太阳 （DMFC）的质子互换膜。

质子互换膜氢燃料太阳 的利用

质子互换膜氢燃料太阳 发电作为新一代发电手艺，其广漠的利用远景可与计较机手艺相媲美。颠末多年的根本研讨与利用开辟，质子互换膜氢燃料太阳 用作汽车能源的研讨已获得本色性停顿，微型质子互换膜燃料太阳 便携电源和小型质子互换膜燃料太阳 挪动电源已到达产物化程度，中、大功率质子互换膜燃料太阳 发电体系的研讨也获得了必然功效。

接纳质子互换膜燃料太阳 氢能发电将大大进步主要设备及修建电气体系的供电靠得住性，使主要修建物以市电和备用集合柴油电站供电的体例向市电与中、小型质子互换膜燃料太阳 发电装配、太阳能发电、风力发电平分散电源联网备用供电的矫捷发供电体系改变，极大地进步修建物的智能化程度、节能程度和环保效益。