1. 高中化学中燃料电池为什么要用质子交换膜质子交换膜的作用是什么
离子交换膜是一种选择性透过的膜，比如阳离子交换膜，就只能有阳离子通过，阴离版子就不行权。
他的原理是通过成膜材料上面的基团，通过对离子的结合和分离，形成一条条离子通道。比如质子交换膜，通常会有一些易于质子结合的强电解质基团，比如磺酸根，质子很容易和基团结合，也很溶液分离，使得质子顺利通过膜。而驱动力可能是膜两侧的压力差、浓度差或者电势差等。用途一般是电化学上的应用，比如燃料电池。氯碱工艺。
燃料电池要用质子交换膜这个不准确，目前只有pemfc和dmfc是用质子交换膜的。它的原理上面简单说过了，你可以配合图看看书。他的作用是让质子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料。用了他和没有用比有什么好处，这个问题只能说它是燃料电池的一个必须的组成部分，没有它电池根本都不工作。
有问题再问我吧
2. 离子交换膜的作用是什么
离子交换膜的作用是可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩。电渗析装置的淡化程度可达一次蒸馏水纯度。在膜技术领域中占有重要的地位，它对仿生膜研究也将起重要作用。
离子交换膜也可应用于甘油、聚乙二醇的除盐，分离各种离子与放射性元素、同位素，分级分离氨基酸等。此外，在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备，以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中，也都采用离子交换膜。
3. 高中化学中燃料电池为什么要用质子交换膜质子交换膜的作用是什么用了它之后和没用相比有什么好处谢
高中化学中燃料电池为什么要用质子交换膜？质子交换膜的作用是什么？用了它之后和没用相比有什么好处？谢
还有，阳离子交换膜和阴离子交换膜在什么时候用啊？他们的原理是什么，有什么用途？这些膜我有没弄懂！谢谢各位哥哥姐姐啦，我马上要高考了，急啊！！谢谢O(∩_∩)O谢谢
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阳离子交换膜和阴离子交换膜作用是让阳离子或阴离子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料，防止正负极氧化剂和燃料直接接触，其原理是离子交换膜的选择透过性。质子交换膜的作用是让质子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料。
wenming... 推荐于：2017-09-18
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离子交换膜是一种选择性透过的膜，比如阳离子交换膜，就只能有阳离子通过，阴离子就不行。
他的原理是通过成膜材料上面的基团，通过对离子的结合和分离，形成一条条离子通道。比如质子交换膜，通常会有一些易于质子结合的强电解质基团，比如磺酸根，质子很容易和基团结合，也很溶液分离，使得质子顺利通过膜。而驱动力可能是膜两侧的压力差、浓度差或者电势差等。用途一般是电化学上的应用，比如燃料电池。氯碱工艺。
燃料电池要用质子交换膜这个不准确，目前只有pemfc和dmfc是用质子交换膜的。它的原理上面简单说过了，你可以配合图看看书。他的作用是让质子通过，形成电流，同事阻隔正负极的氧化剂和燃料。用了他和没有用比有什么好处，这个问题只能说它是燃料电池的一个必须的组成部分，没有它电池根本都不工作。
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bluecat... 2011-04-27
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质子交换膜是只允许水和质子（或称水合质子，H3O+）穿过的膜。
原理简单说就是：水合质子同质子交换膜中的磺酸基结合，然后从一个磺酸基到另一个磺酸基，最终到达另一边。理论上只允许水和质子通过，但实际上一些阳离子、小分子有机物也可能会通过
质子交换膜膜材料的改进及应用
质子交换膜燃料电池具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点，被公认为电动汽车、固定发电站等的首选能源。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。
迄今最常用的质子交换膜（PEMFC）仍然是美国杜邦公司的Nafion®膜，具有质子电导率高和化学稳定性好的优点，目前PEMFC大多采用Nafion®等全氟磺酸膜，国内装配PEMFC所用的PEM主要依靠进口。但Nafion®类膜仍存在下述缺点：(1)制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致成本较高；(2)对温度和含水量要求高，Nafion®系列膜的最佳工作温度为70～90℃，超过此温度会使其含水量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催化剂中毒的难题；(3)某些碳氢化合物，如甲醇等，渗透率较高，不适合用作直接甲醇燃料电池(DMFC)的质子交换膜。
因此，为了提高质子交换膜的性能，对质子交换膜的改进研究正不断进行着。从近两年的文献报道看，改进方法可采用以下几种方法：
（1）有机/无机纳米复合质子交换膜，依靠纳米颗粒尺寸小和比表面积大的特点提高复合膜的保水能力，从而达到扩大质子交换膜燃料电池工作温度范围的目的；
（2）对质子交换膜的骨架材料进行改进，针对目前最常用的Nafion®膜的缺点，或在Nafion®膜基础上改进，或另选用新型骨架材料；
（3）对膜的内部结构进行调整，特别是增加其中微孔，以使成膜方便，并解决催化剂中毒的问题。
另外，除了这3种改进，现有的许多研究都或多或少的采用了纳米技术，使材料更小，性能更佳。
以下对采用这三种方法的文献进行简要介绍。
（1）有机/无机纳米复合质子交换膜
2003年12月4日公开的Columbian化学公司世界专利WO2003100884揭示了一种磺酸导体聚合物接枝碳材料。其制作工艺为将含杂原子的导体聚合物单体在碳材料中氧化聚合，并磺化接枝，该方法也可进一步金属化聚合物接枝的碳材料。含碳材料可以是碳黑、石墨、纳米碳或fullerenes等。聚合物为聚苯胺、聚吡咯等。其质子电导率为8.9×10-2S/cm（采用Nafion-磺酸聚苯胺测试）。
国内较多专利均采用类似方法。如2003年6月公开的清华大学中国专利CN1476113，将膜基体含磺酸侧基的芳杂环聚合物加到溶剂中，形成均匀混合物后，加入无机物，形成悬浮物。通过纳米破碎技术对该悬浮物进行破碎，得到分散均匀的浆料，用浇注法制膜。其形成的膜结构均匀、相当致密。它不但能良好地抗甲醇渗透，还具有良好的化学稳定性和质子传导性，甲醇渗透率小于5％。
（2）对膜骨架聚合物材料进行改进
《Journal of Membrane Science》杂志2005年刊登了香港大学发表的论文，其采用原位酸催化聚合法，将Nafion和聚糠醇共聚，由该材料制备的质子交换膜明显改善了还原甲醇流量，其质子电导率为0.0848S/cm。
2004年公开的中山大学中国专利CN1585153，介绍了一种直接醇类燃料电池的改性质子交换膜的制备方法。所述制备方法是以市售的磺化树脂为原料，并加入无机纳米材料，通过流延法、压延法、涂浆法或浸胶法等成膜方法来制备质子交换膜。
（3）对膜的内部结构进行调整
《Elctrochimica Acta》杂志2004年刊登了韩国Gwangju科技学院的论文，其采用了选择改进型聚合物为质子交换膜，其选用了磺化聚苯乙烯-b-聚（乙烯-γ-丁烯）-b-聚苯乙烯共聚物（SSEBS），在微观形态下观察，呈现出纳米结构离子通道，这种质子交换膜的电抗性比普通质子交换膜更优异。
2001年公开的由华中科技大学申请的中国发明专利CN1411085，其在一块厚度h≤1mm的陶瓷薄膜构上有序分布有若干微孔，其孔径n≤2mm，微孔遍布整个陶瓷薄膜，在所述陶瓷薄膜的微孔内填充有高电导率的电解质。孔径n最好为纳米数量级。该质子交换膜的制备方法为：首先在厚度h≤1mm金属薄膜上制备有序微孔；再用电化学方法或其它方式氧化成陶瓷薄膜；然后在陶瓷薄膜的微孔中填充高电导率的电解质。这种方法成膜容易，制造成本低的特点，并且可以通过提高质子交换膜的工作温度解决催化剂中毒的问题。
此外，近期国外报道的一些质子交换膜制造方法还有：
WO200545976为Renault公司于2005年5月19日申请的有关离子导体复合质子交换膜的专利，其揭示了一种离子导体复合膜的制造方法，包括a）组合电子和离子性非导体聚合物，或在溶液或熔融状态下将低熔点盐与至少两种聚合物混合；b）与硅土水解类有机前驱体结合；c）与相适合的杂多酸有机溶液混合，铸造成膜，特别是成薄膜状，厚度为5～500微米，具有平滑表面，离子导体孔道为纳米级。其中聚合物选择为聚砜类和聚酰亚胺树脂。最终质子电导率为433k，100%RH条件下测试，达到（1.1～3.8）×10-2S/cm。
2005年3月10日公开的SABANCI大学世界专利WO200521845，使用了一种金属涂层的纳米纤维，此外还涉及电子纺纱纳米纤维的金属涂层工艺。
表1和表2分别列出了以上新方法所采用的材料、质子电导率及最终燃料电池的性能。
但目前对新方法的研究还未成熟，有一些缺点还有待进一步完善。例如：在添加无机物后复合膜会变脆且硬，成膜性变差，所以复合膜中有机物与无机物之间的适当比列变得尤其重要，这也是今后研究方向之一，此外，加入纳米粒子后，在膜的综合性能，如纳米粒子的分散性能、控制反应能量方面的研究也值得进一步关注。
ht19891... 2011-04-27
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燃料电池中才会用到，使得阳离子或者阴离子单项通过，使反应能够持续进行。
jun9209... 2011-04-27
4. 燃料电池分为哪几种
可以按燃料类型分类，或者工作温度分类，但一般都是以电解质的类型来分类的，可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PENFC)五大类。
目前，有5种已知的燃料电池类型。其名称与采用的相应的电解质有关。
（1）碱性燃料电池（AFC）——采用氢氧化钾溶液作为电解液。
这种电解液效率很高（可达60一90％），但对影响纯度的杂质，如二氧化碳很敏感。因而运行中需采用纯态氢气和氧气。这一点限制了将其应用于宇宙飞行及国际工程等领域。
（2）质子交换膜燃料电池（PEMFC）采用极薄的塑料薄膜作为其电解质。这种电解质具有高功率一重量比和低工作温度。是适用于固定和移动装置的理想材料。
（3）磷酸燃料电池（PAFC）采用200℃高温下的磷酸作为其电解质。很适合用于分散式的热电联产系统。
（4）熔融碳酸燃料电池（MCFC）的工作温度可达650℃。这种电池的效率很高，但材料需求的要求也高。
（5）固志氧燃料电池（SOFC）采用的是固态电解质（钻石氧化物），性能很好。他们需要采用相应的材料和过程处理技术，因为电池的工作温度约为1000℃。
5. 新型电池除了“氢镍电池还有哪几种，这些电池有哪些领先优势跟特点
当今世界，随着环境保护问题越来越受到人类社会的重视，使微型固体分子燃料电池露出曙光。以前，燃料电池的研究与开发一直处于摸索阶段，虽然在个别工厂里进行，但是进展显得非常缓慢。最先投入研究与开发的是欧美国家的一些风险企业，日本便携式电子设备制造厂家紧跟其后，并且紧追不舍，这些企业大力推进燃料电池的开发，大胆采用新材料，相继获得突破性进展。
（1）培根型氢氧燃料电池
该电池以氢气作燃料，氧气为氧化剂。采用双层多孔烧结镍作负极，用锂盐和镍盐处理过的双层多孔烧结镍作正极，以80％的高浓度氢氧化钾作电解质。在250℃温度下工作，电性能比较好，转换效率也较高。但其采用带运动部件的氢气循环排水系统，结构复杂，体积笨重，比功率较低。还存在腐蚀性问题，影响了培根型氢氧燃料电池的寿命。
（2）离子交换膜氢氧燃料电池
它是以氢气作燃料、用氧气作氧化剂的另一种燃料电池。将铂黑涂在金属网上作为正电极和负电极，采用离子交换膜作电解质。其特点是其有“灯芯”排水系统、结构简单、体积较小、重量轻、比功率也较高。但是，它采用的离子交换膜的电阻较大，电池的电流密度比较小；需贵金属作催化剂，限制了它的用途。
（3）石棉膜氢氧燃料电池
该电池又称毛细膜燃料电池。燃料与氧化剂分别为氢和氧，用铂等催化的烧结镍或多孔碳作负极，多孔银作正极。电解液为35％的氢氧化钾。可采用氢气循环动态排水系统，也可采用可靠的、适应空间环境的静态排水系统。单体电池性能介于离子交换膜氢氧燃料电池和培根型氢氧燃料电池之间，奉命较长。这3种燃料电池可用于载人飞船、灯塔、潜艇、无人气象站、电视差转台和一些军事通信设备等。
（4）氨空气燃料电池
它是以氨作燃料、空气作氧化剂的一种燃料电池。又分为直接使用氨和间接使用氨的两样类型，前者的性能远远低于氢氧燃料电池；后者采用氨裂解产生的氢气作燃料，负电极用硼化镍催化的塑料粘结电极，正极用银催化的塑料粘结电极。电解液为氢氧化钾。特点是燃料便宜，易于贮存，可以应用于微波通信中继站等领域。
（5）高温固体电解质燃料电池
这类电池是以氢气作燃料、氧气作氧化剂的高温燃料电池。采用多孔铂作为电极，将铂涂在电解质管的内外壁上，一般是内壁作负极，外壁作正极。电解质有氧化锆、氧化钙、三氧化二钇的混合物，工作温度高。特点是电流密度大，比功率高，为常温燃料电池的3倍。但是其电解质较脆，组合成比较大的电池组有一定的困难，需要使用贵金属作催化剂，存在高温腐蚀等问题。
（6）高温熔融碳酸盐燃料电池
该电池属于高温燃料电池的一种。它以烃类化合物如天然气、甲醇或汽油等裂解生成的氢和一氧化碳为燃料，空气作为氧化剂。负电极通常采用烧结镍，正电极除了用氧化镍或氧化铜外，也有用银电极的。电解质为熔融碳酸钠和碳酸钾的混合物。特点是能消除二氧化碳的排除问题，可以采用非贵金属催化剂和廉价有机化合物作燃料。但是，存在固体碳沉积物毒化电极，高温引起的材料腐蚀、燃料的化学裂解以及电解质的使用寿命等问题。
（7）有机化合物空气（氧）燃料电池
这一类电池是用有机化合物如甲醇、肼、烃和天然气等作燃料，以空气或氧作氧化剂的燃料电池。有机化合物分为直接使用的和裂解后使用的两类。直接使用燃料的电池采用烧结金属镍电极、多孔碳电极或者塑料粘结电极，负极一般用硼化镍、镍或铂、钯催化，正极用铂、钯或银、碳催化。选用氢氧化钾、磷酸或硫酸作电解质。主要有肼空气（氧）和甲醇空气（氧）燃料电池。特点是燃料一般为液体，浓差极小，材料易于储存与运输。甲醇电池的性能相对较差，适宜于作小功率的电源。主要应用于通信机、中继站、电视转播站、浮标、灯塔和无人值守气象站等。使用燃料裂解后的电池，其特点是采用廉价的有机燃料，但需要裂解装置，体积较大。
（8）微型聚合物电解质燃料电池
这种电池采用碳纳米管结构。该碳纳米管被命名为纳米角（nanohorn），其材料性质比现在使用的活性碳优越。如果许多纳米管群聚在一起，形成直径大约为100nm的聚合体。因为这些聚合体的形状不规则，呈现出角状，所以被命名为“纳米角”。在燃料电池中使用此类聚合体作为电极，不仅能够扩大表面面积，而且气体和液体都能很容易地渗透，因此能提高电极的效率。
在碳纳米角结构上形成的铂催化剂颗粒尺寸，与采用常规的活性碳作电极支撑所形成的铂催化剂颗粒相比，大约可以缩小一半。催化剂颗粒尺寸的大小，是影响燃料电池性能的一个重要因素。在用激光融化形成碳纳米角过程中，同时蒸发铂催化剂，铂颗粒就依附在碳纳米角的表面。这种方法不再采用复杂的传统湿法工艺。日本NEC公司开发的这项技术,不仅是燃料电池技术的进步，而且是纳米自组装技术的首次实际应用。微型聚合物电解质燃料电池如果采用碳纳米管结构，提供的电池容量与锂电池相比，可以高出10倍以上。广泛采用这种结构，为全球开发先进移动电子装置进一步创造了条件。
美国EnergyRalatedDevices公司和ManhatanScientifics公司的联合集团用燃料电池开拓移动电话机市场。这两家公司试制的燃料电池，体积是火柴盒的一半。这是通过对结构材料等采取措施而实现的，因为结构简单，所以价格能降低到?5左右。当注入42g的甲醇燃料时，移动电话的通话时间为100h，等待接收时间达41d。由于小型燃料电池是与半导体集成电路一起应用，系统结构受到特殊约束。在便携式电子设备里应用的燃料电池，必须是高密度装配的。最为突出的系统结构部件，堪称是电解质膜和电极一体化的结构。它的优点是便于大规模地制造平板型燃料电池组。
小型燃料电池将于2005年在便携式信息设备中应用，在汽车和住宅供电系统中，燃料电池也将相继实用化。预计2005年以后，燃料电池技术将进一步成熟，2010年是燃料电池广泛普及应用的一年。分散供电是人类的理想，燃料电池的出现为实现这一理想提供了条件。届时，人们将真正开始跨入分散供电的新时代。燃料电池的应用具有广阔的发展前景。