质子交换膜燃料电池水管理研究现状
燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势
燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March膜材料科学与技术课程作业燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势任课教师：陈鹏鹏老师姓名：鲜开诚学号：C专业：新能源材料与器件燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势鲜开诚（安徽大学化学化工学院合肥230601）摘要质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）作为新一代能源技术被广泛应用。
离子交换膜作为燃料电池的核心元件，同时起到分隔燃料和氧化剂，传导质子的双重作用。
本文简介了燃料电池质子交换膜及其工作原理；介绍了现有的几种质子交换膜的结构与性能及最新研究状况；展望了质子交换膜的发展趋势。
关键词：质子交换膜；燃料电池；聚合物Advances and Development Trends in Proton Exchange Membranes for Fuel CellsXian Kai-cheng(Department of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University,Hefei 230601,Anhui Province,China) Abstract Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), is being widely used as a new generation of energy exchange membrane,as a core component of PEMFC,is of the ability of separating fuels and oxidizing agent as well as conducting this paper, proton exchange membrane and its operating principle are introduced;the structure and performance of kinds of proton exchange membrane as well as their recent study are reviewed; outlook of the development trend of proton exchange membranes are provided.Key words proton exchange membrane; fuel cell; polymer1燃料电池质子交换膜及其工作原理燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能通过电化学反应方式直接转换成电能的高效电装置,其能量转换率高,是一种环境友好的新型能源。
我国质子交换膜燃料电池发展情况
我国质子交换膜燃料电池发展情况我国质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，简称PEMFC）是一种高效、清洁的能源转换装置，具有广阔的应用前景。
本文将从历史发展、技术特点、应用现状等方面介绍我国质子交换膜燃料电池的发展情况。
一、历史发展质子交换膜燃料电池源于20世纪60年代的研究，随着对清洁能源的需求日益增加，我国在上世纪90年代开始了质子交换膜燃料电池的研究工作。
通过引进国外技术和自主创新，我国在质子交换膜燃料电池领域取得了长足的进展。
二、技术特点1. 高效能：质子交换膜燃料电池具有高效能的特点，能够将氢气和氧气直接转化为电能，转化效率可高达60%以上，远高于传统燃烧发电的效率。
2. 清洁环保：质子交换膜燃料电池的排放物只有水，不产生任何有害气体和颗粒物，对环境污染非常小。
3. 快速启动：质子交换膜燃料电池具有快速启动的特点，启动时间仅需几秒钟，适用于应急电源等领域。
4. 低噪音：质子交换膜燃料电池的工作过程非常安静，噪音水平远低于传统燃烧发电设备。
三、应用现状1. 交通运输领域：我国将质子交换膜燃料电池作为新能源汽车的重要发展方向，大力推广燃料电池汽车。
目前，我国已经建成多个燃料电池汽车充电站，并投入使用一批燃料电池公交车。
2. 电力供应领域：质子交换膜燃料电池可以作为电力供应的备用电源或峰值调峰电源，可以提供可靠的电力支持。
目前，我国已经建成多个质子交换膜燃料电池电站，并投入运营。
3. 无人机领域：质子交换膜燃料电池具有轻巧、高能量密度的特点，适用于无人机等载荷要求高的领域。
我国已经成功应用质子交换膜燃料电池技术在无人机上，提供长时间、高效能的动力支持。
4. 科研领域：质子交换膜燃料电池在科研领域也得到了广泛应用，用于供电实验设备、传感器等。
其高效能、清洁环保的特点使其成为科研实验的理想能源选择。
四、发展前景我国质子交换膜燃料电池的发展前景非常广阔。
2023年质子交换膜燃料电池行业市场前景分析
2023年质子交换膜燃料电池行业市场前景分析随着全球对环保和可持续发展的日益关注，质子交换膜燃料电池技术应运而生。
质子交换膜燃料电池具有高效能、低污染、零排放的特点，被誉为“新一代清洁能源车辆动力系统的核心技术”。
本文将对质子交换膜燃料电池行业的市场前景进行分析。
一、质子交换膜燃料电池市场现状分析1、全球市场规模不断扩大随着全球对环保的日益关注，质子交换膜燃料电池逐渐成为重要的发展方向。
根据International Energy Agency (IEA) 的报告，未来十年，全球燃料电池系统预计将达到400万台，而且将以每年30%的增长率增加。
2、国内市场表现优异与此同时，国内质子交换膜燃料电池市场也表现优异。
中国政府大力扶持氢能产业发展，为该行业的发展提供了有力的政策支持。
同时国内汽车行业的快速发展也为质子交换膜燃料电池的市场提供了广阔的空间。
二、质子交换膜燃料电池市场前景分析1、政策支持为行业发展提供动力随着全球对环保的重视，各国政府为促进燃料电池技术的发展提供了政策支持。
例如，美国政府为燃料电池研究和开发投入了大量资金，欧盟政府也加大了财政扶持力度。
国内政府也出台了一系列扶持政策，如《新能源汽车产业发展规划》等，为质子交换膜燃料电池的市场发展提供了保障。
2、市场空间广阔质子交换膜燃料电池的市场空间非常广阔。
未来几年，汽车、工业、家庭等多个领域都有望大力推进质子交换膜燃料电池的应用。
比如，汽车制造商已经开始扩大质子交换膜燃料电池汽车的产量，以应对未来市场的需求。
同时，其他领域的需求也表明质子交换膜燃料电池的市场空间非常广阔。
3、技术提升将推动市场进一步发展质子交换膜燃料电池具有长期的技术研发过程，未来技术的持续提升将毫无疑问地推动行业的进一步发展。
比如，在膜材料的研究和改进方面，一些膜材料已经开始运用生物技术以减少其他膜材料的缺点。
相信未来在技术研发的不断推进，质子交换膜燃料电池在环保和可持续发展领域的市场地位会更加突出。
质子交换膜燃料电池的研究进展与应用展望
质子交换膜燃料电池的研究进展与应用展望随着全球能源需求的增长和环境污染问题的严重化，燃料电池作为一种高效、环保的新能源技术备受关注。
质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）是目前最为成熟的燃料电池技术，具有高能量转换效率、零排放等显著优点，在交通、能源、环保等领域的应用潜力巨大。
本文将介绍质子交换膜燃料电池的基本原理和构造、技术优势和发展历程、研究现状和未来展望等方面的内容。
一、质子交换膜燃料电池的基本原理和构造质子交换膜燃料电池是一种利用氢气与氧气反应产生电能的装置。
其基本原理是将氢气和氧气分别通入两个电极中，通过催化剂催化分离氢离子和电子，电子通过外部电路，从而产生电能，氢离子则通过质子交换膜（PEM）跨越阴阳极之间的间隙，在阳极侧与氧气发生电化学反应，最终生成水和电能。
质子交换膜是燃料电池的核心部件，它起到隔离电极、传导质子、限制气体透过和防止电子漏出等多种功能。
质子交换膜燃料电池的主要构造包括阳极、阴极、质子交换膜及双极板等。
阳极和阴极以及质子交换膜之间依次叠加组成电池的三明治式结构，各自承担传输电子、传输氢离子和隔离电子、气体的功能。
除此之外，双极板还在其两侧分别起到密封、导流、散热和电极反应催化剂支撑等作用。
二、技术优势和发展历程质子交换膜燃料电池相对于传统化石能源具有显著的技术优势。
首先，它具有高效能量转化率，其能量转换效率可达60%以上，在实际应用中能够显著降低能源成本和环境污染程度。
其次，质子交换膜燃料电池的反应产物只有水和热，因此没有任何污染物排放，对环境影响非常小。
再次，质子交换膜燃料电池的启动速度快、体积小、重量轻、噪声低，能够适用于不同的应用场合。
质子交换膜燃料电池的发展历程可以追溯到20世纪60年代初期。
当时，该技术在军事方面得到了广泛应用，被应用于宇航局的航天器和潜艇。
近年来，随着全球新能源技术的蓬勃发展，质子交换膜燃料电池也被广泛应用于交通、能源、环保等领域，成为燃料电池技术发展的主流。
全球质子交换膜燃料电池行业现状
全球质子交换膜燃料电池行业现状一、质子交换膜燃料电池综述燃料电池根据膜电极内电解质不同，燃料电池电堆可分为质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和碱性燃料电池等类型。
其中质子交换膜燃料电池（PEMFC）具备高功率密度、高能量转换效率、低运行温度、清洁环保等优势，已成为全球燃料电池主流技术之一。
质子交换膜根据含氟情况进行分类，主要可分为四类，全氟质子交换膜（Nafion膜）、部分氟化聚合物膜、新型非氟聚合物膜、复合膜。
由于全氟磺酸树脂(PFSA)分子的主链具有聚四氟乙烯结构，具有优良的热稳定性、化学稳定性和较高的力学强度，聚合物膜的使用寿命较长；同时分子支链上的亲水性磺酸基团能够吸附水分子，具有优良的离子传导特性。
由于非氟质子膜在苛刻的电池工作环境中很快会降解破坏，无法具备全氟磺酸离子膜的优异性能。
二、质子交换膜合成路线全氟磺酸离子交换膜上游是萤石材料的开采，其主要成分是氟化钙，中间体为全氟乙烯基醚（CF2-CF-O-RF）和四氟乙烯（CF2=CF2），其中RF表示不同的烷基基团，最终合成全氟磺酸离子交换树脂。
质子交换膜的合成步骤主要分为两大步骤，首先，采用全氟乙烯基醚和四氟乙烯共聚的方法来合成全氟离子交换树脂前驱体；然后前驱体经熔融挤出法来完成成膜工序。
特殊情况下，会把全氟磺酸膜（PFSA）和聚四氟乙烯（PTFE）进行复合来增强膜的机械强度。
三、质子交换膜电池行业现状分析1、产业链质子交换膜处于有机氟化工产业链末端，其上游是有机氟化工的单体材料，下游是基于质子交换膜的氯碱工业、燃料电池、电解水、储能电池等应用领域。
从上游来看，质子交换膜的直接材料为全氟磺酸树脂材料，向上延伸至有机氟化工中的四氟乙烯、全氟烷基乙烯基醚等单体材料，向上溯源可以追溯至萤石、氟化氢、制冷剂等原材料，从下游看，质子交换膜应用广泛，主要应用于氯碱工业、燃料电池、电解水、储能电池等领域，其中氯碱工业与燃料电池为主要应用领域。
2023年质子交换膜燃料电池行业市场发展现状
2023年质子交换膜燃料电池行业市场发展现状质子交换膜燃料电池是一种新型的清洁能源技术，具有高效率、低排放、可再生等特点。
近年来，随着全球能源危机的日益加剧和环境保护意识的提高，质子交换膜燃料电池受到了广泛的关注和追捧。
本文将分析质子交换膜燃料电池行业市场发展现状。
一、全球市场发展情况随着全球新能源产业的迅速发展，质子交换膜燃料电池市场也在快速增长。
据市场调查机构预测，未来几年，全球质子交换膜燃料电池市场规模将呈现持续增长态势，预计到2030年，全球市场规模将超过300亿美元。
目前，全球质子交换膜燃料电池市场主要分布在北美、欧洲和日本等发达国家和地区。
在这些地区，政府对于清洁能源技术的支持力度较大，为质子交换膜燃料电池的发展提供了有力保障。
而像中国等新兴国家和地区，由于能源结构不够理想，对于清洁能源技术的需求也在不断增加，因此质子交换膜燃料电池市场发展潜力巨大。
二、国内市场发展情况在国内，质子交换膜燃料电池行业仍处于起步阶段。
目前，国内行业主要集中于研发和应用方面，相对于国际市场，发展还比较缓慢，但也有不少亮点。
例如，国家出台的一系列政策和财政支持，不仅鼓励企业积极参与质子交换膜燃料电池技术研发和生产，同时也为市场提供了足够的发展空间。
另外，如北汽、比亚迪等国内一些汽车制造企业，也在质子交换膜燃料电池领域逐渐开始布局，为行业的快速发展提供了重要支持。
三、市场潜力分析虽然质子交换膜燃料电池行业目前处于起步阶段，但是市场前景十分广阔。
未来，随着全球节能减排需求的不断增加，质子交换膜燃料电池将有望在家庭、储能、物流、汽车等诸多领域得到广泛应用。
此外，随着技术的不断革新，质子交换膜燃料电池的性能和可靠性也将逐步得到提高，进一步拓宽了市场应用范围。
总之，未来质子交换膜燃料电池市场有望更加广阔和有利。
企业应当抓住机遇，加快技术创新和产品研发，积极推动行业健康、平稳、快速发展，共同推动我国清洁能源未来的可持续发展。
2023年质子交换膜燃料电池行业市场分析现状
2023年质子交换膜燃料电池行业市场分析现状质子交换膜燃料电池行业是一种新兴的清洁能源技术，被广泛认为是未来替代传统能源的关键技术之一。
目前，质子交换膜燃料电池行业正处于快速发展阶段，市场潜力巨大。
本文将对质子交换膜燃料电池行业的市场现状进行分析。
首先，质子交换膜燃料电池具有高能效、低污染、可再生等优点，因此在能源领域具有广阔的市场应用前景。
目前，质子交换膜燃料电池主要应用于汽车、家用电器、航空航天等领域。
特别是在汽车领域，质子交换膜燃料电池被认为是替代传统燃油汽车的理想选择，因为它具有零排放、长续航里程等优势，可以有效解决传统燃油汽车的环境污染和能源危机问题。
其次，质子交换膜燃料电池行业的市场规模正逐渐扩大。
根据国内外市场调查数据显示，目前全球范围内质子交换膜燃料电池行业的年销售额已经超过了数十亿美元，而且预计在未来几年将持续增长。
特别是在中国市场，质子交换膜燃料电池行业正处于快速发展的阶段，政府对该行业的支持力度也在逐渐增加。
据预测，未来几年中国质子交换膜燃料电池行业的市场规模将达到上百亿元人民币。
再次，质子交换膜燃料电池的技术进展也在不断提升。
随着材料科学和电化学技术的不断发展，质子交换膜燃料电池的性能逐渐得到提高，成本逐渐降低。
目前，质子交换膜燃料电池的功率密度已经达到了数百瓦/平方厘米，效率也在逐步提高。
未来，随着技术的进一步成熟和成本的进一步降低，质子交换膜燃料电池行业的市场前景将更加广阔。
最后，质子交换膜燃料电池行业面临一些挑战。
首先，目前质子交换膜的制备成本较高，成本控制是行业发展的关键。
其次，质子交换膜的稳定性和耐久性仍然存在一定问题，需要进一步进行研究和改进。
此外，质子交换膜燃料电池的氢气供应和储存也是一个难题，需要进一步解决。
综上所述，质子交换膜燃料电池行业具有广阔的市场前景，市场规模逐渐扩大，技术也在不断进步。
然而，行业发展仍然面临一些挑战，需要政府和企业共同努力，加大研发力度，推动质子交换膜燃料电池行业的快速发展。
2024年质子交换膜市场发展现状
2024年质子交换膜市场发展现状引言质子交换膜（Proton Exchange Membrane，PEM）是一种常见的聚合物电解质膜，被广泛应用于燃料电池、电解水制氢等领域。
本文将对质子交换膜市场的发展现状进行分析，探讨其市场规模、应用领域、行业竞争等相关内容。
市场规模随着新能源技术的快速发展，质子交换膜市场呈现出良好的增长势头。
根据市场研究报告，全球质子交换膜市场规模预计将在未来几年内保持稳定增长。
目前，质子交换膜市场主要由亚太地区、北美地区和欧洲地区主导。
应用领域质子交换膜在燃料电池领域有着广泛的应用。
燃料电池是一种将化学能转换为电能的装置，其中质子交换膜作为电解质膜，能够有效地将氢气和氧气直接转化为电能，同时还能产生热能。
除燃料电池外，质子交换膜也可以应用于电解水制氢、电池储能等领域。
行业竞争质子交换膜市场存在激烈的竞争。
目前，全球质子交换膜市场上的主要参与者包括Ballard Power Systems、3M、Solvay、Dupont等知名公司。
这些公司在技术研发、产品创新和市场推广等方面展示出强大的竞争力。
发展趋势质子交换膜市场在未来有着广阔的发展前景。
首先，随着新能源政策的推动和环保意识的提高，燃料电池作为一种清洁能源将得到更多的应用。
其次，不断提升的技术水平将进一步提高质子交换膜的性能和稳定性，推动市场的发展。
另外，应用领域的拓展也将为质子交换膜市场带来更多的机会。
结论质子交换膜市场作为新能源领域的重要组成部分，呈现出快速增长的趋势。
未来几年，全球质子交换膜市场将持续扩大，并在燃料电池等领域发挥更重要的作用。
企业需要加大技术研发和市场推广力度，以在激烈的竞争中占据有利地位。
浅谈质子交换膜燃料电池耐久性的研究现状
浅谈质子交换膜燃斟电池喇久Ｉｑ：Ｂｇ研夯：Ｆ９：１２Ｃ同济大学新能源汽车工程中心周伟上海燃料电池汽车动力系统有限公司何华东［擒要】本文主要介绍了目前燃抖电池耐久性研究方面的研究现状，主要包括耐久性研究的目标和研究方法及进度。
现在耐久性研究方面以美国能源部的氢能计划最为全面和权威，其次是欧盟和日本。
目前研究耐久性的主要实验方法有加速实验法和实际运行实验法，一般以美国能源部的标准实验流程为参考，结合自己需要考察的燃料电池的不同退化机理和影响因素来设计实验。
其中考虑的耐久性影响务件包括燃料杂质、燃料供应不足、温度湿度、冰点以下的环境以及启停循环等。
目前燃料电池耐久性研究的重点主要包括，交换膜、电板、催化剂和气体扩散层等关键部件在上述影响因素下的退化机理和改进措施。
希望能够尽快了解燃料电池的性能退化来源，迅速地提高单电池的耐久性和寿命。
［关键词】质子交换膜燃料电池耐久性退化机理１．引言质子交换膜燃料电池（Ｐｒ０ＩｎｎＥｘｃｈａｎｇｅＭｅｍｂｒａｎｅＦｕｅｌＣｅｌｌ，ＰＥＭＦＣ）作为一种工作效率高、环境友好、室温启动快的洁净能源技术，目前已成为能源领域的研究热点之一，同时也被广泛认为是下一代零排放汽车的最佳动力来源。
而最近几年，各国的研究人员最为关注的是其成本控制和可靠性、耐久性问题。
燃料电池耐久性即在一定时间内燃料电池阻止性能长期退化的能力。
耐久性的衰退不会导致突然失效但是却会导致其性能不可逆转的损失，与燃料电池的寿命息息相关。
美国能源部ＦｕｅｌＣｅｌｌＰｒｏｇｒａｍｓ的目标是在２００５年达到１０００小时（性能衰减低于１０％）。
２０１０—２０１５年达到５０００小时”。
日本ＮＥＤＯ（ＮｅｗＥｎｅｒｇｙ＆ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＯ呼ｍｉ枷ｉｏｎ）和欧洲ＨＦＰ（Ｈｙ－ｄｒｏｇｅｎａｎｄＦｕｅｌＣｅｌｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｌａｔｆｏｒｍ）研究计划对于耐久性也有类似的要求。
质子交换膜制备的国内外研究现状
质子交换膜制备的国内外研究现状近年来，质子交换膜在能源领域的应用越来越受到关注。
质子交换膜燃料电池是一种高效、环保的能源转换设备，具有广阔的应用前景。
质子交换膜的制备是实现燃料电池高效运行的关键技术之一。
本文将对质子交换膜制备的国内外研究现状进行综述。
我们来看看国外的研究进展。
美国、日本和德国等国家一直在质子交换膜领域保持着较为领先的地位。
他们在质子交换膜材料的研发上取得了重要成果。
例如，美国劳伦斯伯克利国家实验室研究人员开发了一种基于聚芳醚酮的质子交换膜材料，该材料在高温下具有优异的稳定性和导电性能。
而日本东京大学的研究团队则提出了一种基于聚合物网状结构的质子交换膜材料，该材料具有高度的质子传导性能。
德国柏林工业大学的研究人员则通过控制质子交换膜的纳米孔隙结构，实现了质子交换膜的高选择性传输。
在国内，质子交换膜制备的研究也取得了一些进展。
中国科学院化学研究所的研究人员通过改进聚合反应工艺，成功合成了一种具有较高质子传导性能的质子交换膜材料。
华东理工大学的研究团队则利用纳米材料改性技术，提高了质子交换膜的稳定性和导电性能。
此外，北京大学的研究人员还开展了质子交换膜的微观结构研究，为质子交换膜的制备提供了理论支持。
质子交换膜的制备方法也在不断创新。
目前，常用的制备方法包括溶液浸渍法、溶胶凝胶法和膜蒸发法等。
溶液浸渍法是最常用的制备方法之一，通过将聚合物溶液浸渍到无机膜中，再通过热处理使聚合物固化为质子交换膜。
溶胶凝胶法则是将无机材料和有机材料溶胶混合，通过凝胶过程形成质子交换膜。
膜蒸发法则是将聚合物溶液蒸发在无机膜表面，形成质子交换膜。
这些方法各有优劣，需要根据具体应用需求进行选择。
然而，质子交换膜制备过程中还存在一些挑战和问题。
首先，质子交换膜的稳定性和导电性能需要进一步提高。
其次，质子交换膜的制备成本较高，限制了其大规模应用。
此外，质子交换膜的耐久性和耐化学腐蚀性也需要改进。
总的来说，质子交换膜制备的国内外研究现状表明，质子交换膜在能源领域具有重要的应用价值。
燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势
燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]膜材料科学与技术课程作业燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势任课教师：陈鹏鹏老师姓名：鲜开诚学号：C专业：新能源材料与器件燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势鲜开诚（安徽大学化学化工学院合肥230601）摘要质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）作为新一代能源技术被广泛应用。
离子交换膜作为燃料电池的核心元件，同时起到分隔燃料和氧化剂，传导质子的双重作用。
本文简介了燃料电池质子交换膜及其工作原理；介绍了现有的几种质子交换膜的结构与性能及最新研究状况；展望了质子交换膜的发展趋势。
关键词：质子交换膜；燃料电池；聚合物Advances and Development Trends in Proton Exchange Membranesfor Fuel CellsXian Kai-cheng(Department of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University,Hefei 230601,Anhui Province,China) Abstract Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), is being widely used as a new generation of energy exchange membrane,as a core component of PEMFC,is of the ability of separating fuels and oxidizing agent as well as conductingthis paper, proton exchange membrane and its operatingprinciple are introduced;the structure and performance of kindsof proton exchange membrane as well as their recent study are reviewed; outlook of the development trend of proton exchange membranes are provided.Key words proton exchange membrane; fuel cell; polymer1燃料电池质子交换膜及其工作原理燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能通过电化学反应方式直接转换成电能的高效电装置,其能量转换率高,是一种环境友好的新型能源。
燃料电池用质子交换膜的研究进展
燃料电池用质子交换膜的研究进展燃料电池是一种利用化学能转化为电能的装置，其主要组成部分之一就是质子交换膜。
质子交换膜（Proton Exchange Membrane, PEM）是燃料电池中起到传递质子流的作用，同时还充当了电解质、绝缘层等多重功能，因此质子交换膜的性能对燃料电池的性能有着重要影响。
本文将介绍质子交换膜的主要类型、材料和性能，以及研究进展。
质子交换膜目前主要有离子交换膜（Ionomer Membrane）、聚芳醚砜膜（Polymer Electrolyte Membrane）和氢氧化锂亚胺膜（LiOH·H2O）三种类型。
离子交换膜是最常用的质子交换膜，其特点是具有良好的质子传导性能和较高的化学稳定性。
常见的离子交换膜有聚四氟乙烯磺酸酯（PTFE/SPEEK）、氟化磺酰基聚醚醚酮（SPEEK）和聚偏氟乙烯（PVDF）等。
这些材料的质子传导性能较好，但在高温和干燥环境下容易失水，导致传导性能下降。
聚芳醚砜膜是一种新型的质子交换膜材料，具有优良的热稳定性和化学稳定性。
相对于离子交换膜，聚芳醚砜膜更适用于高温和干燥的环境。
然而，聚芳醚砜膜的主要问题是质子传导性能较差，需要通过添加导电剂来改善。
氢氧化锂亚胺膜是一种无机材料，具有较高的质子传导性能和优良的化学稳定性。
然而，氢氧化锂亚胺膜的制备工艺复杂，且在较低温度下容易失水，限制了其在实际应用中的发展。
近年来，研究者们在质子交换膜材料的开发和改进上取得了很多进展。
一种新的质子交换膜材料是碳纳米管（Carbon Nanotube, CNT）复合材料，由于碳纳米管具有优良的电导性能和导电网络结构，可显著提高质子传导性能。
研究者们通过将碳纳米管与聚合物进行复合，制备了具有较高导电性能的质子交换膜。
此外，还有研究表明，添加纳米颗粒（如氧化锆颗粒、磷酸铈颗粒等）到传统质子交换膜中，可以显著提高其质子传导性能和化学稳定性。
除了材料的改进，质子交换膜的结构设计也是研究的热点之一、研究者们尝试使用纳米孔隙结构、多孔结构和层状结构等来改善质子交换膜的传导性能和稳定性。
质子交换膜燃料电池技术发展现状
质子交换膜燃料电池技术发展现状质子交换膜燃料电池技术作为一种新型清洁能源技术，在近年来得到了越来越多的关注和发展。
本文将就质子交换膜燃料电池技术的原理、发展现状以及未来趋势进行深入探讨。
一、质子交换膜燃料电池技术原理质子交换膜燃料电池是一种化学反应产生电能的装置。
其原理是通过氢气与氧气在质子交换膜（PEM）催化剂的作用下反应来产生电能。
其中，质子交换膜的作用是将氢气中的质子与氧气中的电子分开，使得正负电荷完全隔离。
二、在质子交换膜燃料电池技术的发展历程中，主要分为三个阶段。
（一）快速发展阶段1990年，质子交换膜燃料电池技术成为美国联合航空航天公司（UTC）的重点研究项目，并于1991年取得了重大突破。
当时UTC公司成功开发出了首台50千瓦的燃料电池堆，并被广泛用于美国太空摆渡机的电源或能源。
（二）前沿拓展阶段2000年以后，质子交换膜燃料电池技术迎来了新的发展机遇。
各国开始相继投入大量的资金和人力进行研究，同时在材料、催化剂、电解质等方面得到了极大的进展。
（三）低碳经济发展阶段2010年后，国际社会相继提出了建设低碳、环保的经济体系的新目标，使其成为质子交换膜燃料电池的一个重要发展方向。
目前，美国、日本、韩国等发达国家都在积极推动质子交换膜燃料电池技术的应用与推广。
三、质子交换膜燃料电池技术未来趋势目前，我们可以看到，质子交换膜燃料电池技术已经取得了巨大的发展。
但是，在未来的发展中，依然需要注意以下问题。
（一）制造成本问题目前，制造成本仍是质子交换膜燃料电池技术发展的一个突出问题。
如果不能有效地降低制造成本，那么质子交换膜燃料电池技术的应用与推广将面临较大的阻碍。
（二）性能和稳定性问题在质子交换膜燃料电池技术中，如何提高电池的性能和稳定性是研究人员需要不断琢磨的问题。
在电解质的选择、催化剂的合成等方面不断探索和突破，是提高电池性能和稳定性的重要途径。
（三）多能源融合问题在未来，质子交换膜燃料电池技术将不仅应用于单一的能源领域，而是更多地与其他能源进行融合。
质子交换膜燃料电池开发现状
质子交换膜燃料电池开发现状质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种有前景的活性可再生能源系统，它能够将化学能转换为电能。
质子交换膜燃料电池的开发也变得越来越受欢迎。
由于质子交换膜电池有高效率，可从生物质等清洁能源中收集能量，而且能够直接转换电能，不用复杂的机械结构就能转换多种清洁能源，所以它被认为是可持续发展的能源系统之一。
质子交换膜燃料电池的发展受到越来越多的关注。
首先，新型材料的研发正在推动质子交换膜燃料电池的进步。
如今，质子交换膜燃料电池的材料不仅仅有聚合物膜，还有其他特殊功能材料，如铂催化剂，陶瓷支撑膜等，可以提高电池的耐磨性和可靠性。
此外，新型材料还能大大提高电池的效率，减少温度对质子交换膜电池的影响，提高整体系统的可靠性，降低系统价格。
其次，质子交换膜燃料电池体系技术也在不断发展，通过开发特定的燃料供给系统，提高供电器件的多样性，利用物流技术提高储存和输送的灵活性，开发更低压的体系技术，匹配不同的发电系统和供给情况，以便更大范围地使用质子交换膜燃料电池体系，从而提高整体系统的可靠性和可操作性。
此外，质子交换膜燃料电池的原料种类也在不断增加。
如今，质子交换膜燃料电池的水果体系不仅能够运行在汽油、柴油等传统汽油和柴油系统上，还可以应用于新型能源，如液化天然气（LNG）、废油复制燃料、混合可燃冰等能量供应系统，从而充分发挥质子交换膜燃料电池的经济和环保优势。
总之，随着新型材料、体系技术和原料种类不断更新，质子交换膜燃料电池开发正在推动全球清洁能源发展，其产品将会更新，应用领域也将更广泛，以满足更多用户的需求，从而为人类提供更加可持续的可再生能源。
质子交换膜燃料电池水管理动态模型研究
质子交换膜燃料电池水管理动态模型研究质子交换膜燃料电池水管理动态模型研究是一项重要的研究内容，它能够有效地避免燃料电池因水平衡不良而出现的问题。
本文旨在分析质子交换膜燃料电池水管理动态模型，以便更好地理解燃料电池的水平衡机制。
首先，质子交换膜燃料电池水管理动态模型可以用来描述燃料电池中水分子的运动。
主要包括三个部分：质子交换膜、电解质浓度梯度和水分子之间的相互作用。
质子交换膜是燃料电池中最重要的部分，它具有良好的透析性能，能够将氢离子和氧离子向对极传输，从而实现充电和放电反应。
电解质浓度梯度是指燃料电池中不同位置处的电解质浓度差异，这种差异可以促使水分子在燃料电池中运动。
水分子之间的相互作用是指水分子在运动过程中所产生的相互作用力，它可以影响水分子的流动方向和速度。
其次，质子交换膜燃料电池水管理动态模型可以用来推导燃料电池的水平衡机制。
水平衡是指燃料电池中的水分子流动的方向和速度是否处于平衡状态，即水分子在燃料电池中是否能够得到正确地控制。
为了实现水平衡，燃料电池中的电解质浓度梯度必须达到一定的大小，同时质子交换膜必须有足够的透析性能。
此外，燃料电池中的水分子之间也必须有足够的相互作用力，这样才能保证水分子运动的方向和速度得到恰当的控制。
最后，质子交换膜燃料电池水管理动态模型也可以用来分析燃料电池的热力学特性。
热力学特性是指燃料电池中温度和电势的变化情况，它可以反映出燃料电池的运行状态。
模型可以用来推导燃料电池中水分子流动的方向和速度，从而估算出水分子的总量、温度及其他参数。
这些参数可以反映出燃料电池的热力学特性，从而对燃料电池的运行状态进行分析。
总之，质子交换膜燃料电池水管理动态模型可以用来描述燃料电池中水分子的运动，推导燃料电池的水平衡机制，以及分析燃料电池的热力学特性。
它是燃料电池发展的重要基础，可以有效地避免由于水平衡不良而导致的问题，从而提高燃料电池的使用效率。
质子交换膜燃料电池应用现状
质子交换膜燃料电池应用现状质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）是一种以氢气和氧气为燃料的电池，通过质子交换膜传导质子，从而产生电能。
PEMFC具有高效能、低污染、快速启动以及低温工作等优点，因此在许多领域中有着广泛的应用前景。
以下将从交通运输、能源供应、可再生能源储存等方面介绍PEMFC的应用现状。
PEMFC在交通运输方面的应用正在逐渐增长。
由于其高效能和零排放特性，PEMFC已经被应用于一些汽车、公交车和轮船等交通工具中。
特别是在城市公交车中，PEMFC作为动力来源，能够减少大气污染物的排放，提高空气质量。
例如，日本东京湾航运公司已经开始投入使用由PEMFC驱动的船只，这些船只完全依赖燃料电池供电，避免了尾气排放和噪音污染。
PEMFC在能源供应领域也逐渐发展。
由于其高能量转化效率和可靠性，PEMFC被广泛应用于便携式电源、备用电源以及家庭能源供应等领域。
在便携式电源方面，PEMFC可以通过将氢气与氧气进行化学反应，从而产生电力，供给不同类型的便携设备，如手机、笔记本电脑等。
此外，PEMFC还可以作为备用电源，在自然灾害或突发事故中提供临时电力。
在家庭能源供应方面，PEMFC能够将氢气转化为电能，为家庭供电，降低对传统能源的需求，从而实现可持续发展。
PEMFC在可再生能源储存方面也具有潜力。
由于可再生能源如太阳能和风能的不稳定性，其储存成为了一个重要的问题。
PEMFC可以利用过剩的可再生能源产生氢气，然后用于以后能量需求时，通过和氧气发生反应来产生电能。
这种方式可以实现能源的长期储存，并且达到零碳排放。
目前，一些国家已经开始在可再生能源储存方面进行研究和实验，以促进可再生能源的更加广泛应用。
虽然PEMFC在交通运输、能源供应和可再生能源储存等领域有广泛应用的前景，但仍然存在一些挑战。
首先，PEMFC的价格较高，限制了其大规模商业化应用。
质子交换膜制备的国内外研究现状
质子交换膜制备的国内外研究现状质子交换膜（Proton Exchange Membrane，简称PEM）是一种特殊的膜材料，具有良好的质子传导性能，被广泛应用于燃料电池、电解池、电化学传感器等领域。
国内外对于质子交换膜的制备方法及其研究已经取得了一系列的进展。
本文将从国内外的研究现状出发，对质子交换膜制备的相关内容进行介绍。
一、质子交换膜的制备方法1. 国外研究现状国外研究主要集中在材料改性和新型材料的开发上。
例如，研究人员通过掺杂离子液体、添加纳米颗粒等方法改性传统的质子交换膜，提高其导电性能和稳定性。
同时，还有学者尝试采用生物质材料制备质子交换膜，如木质素、纤维素等，具有环境友好和可再生的特点。
2. 国内研究现状国内研究主要集中在膜材料的合成和制备工艺的优化上。
研究人员通过改变材料的结构和组成，提高质子交换膜的导电性能和耐化学腐蚀性。
同时，还有学者研究了不同制备工艺对质子交换膜性能的影响，例如溶液浇铸、薄膜复合、热压等方法。
二、质子交换膜的应用领域1. 燃料电池质子交换膜燃料电池是一种清洁高效的能源转换设备。
质子交换膜作为燃料电池的关键部件，直接影响燃料电池的性能。
目前，国内外研究人员致力于开发具有高导电性、低渗透性和长寿命的质子交换膜，以提高燃料电池的效率和稳定性。
2. 电解池质子交换膜电解池是一种将电能转化为化学能的设备。
质子交换膜在电解池中起到分离阳极和阴极的作用，同时允许质子传递。
国内外研究人员通过改进质子交换膜的结构和性能，提高电解池的效率和稳定性，推动其在氢能源等领域的应用。
3. 电化学传感器质子交换膜在电化学传感器中用于分离电极和电解质，实现离子传递。
通过改善质子交换膜的导电性能和选择性，可以提高电化学传感器的灵敏度和稳定性。
国内外研究人员正在研究新型的质子交换膜材料，以满足电化学传感器在环境检测、生物医学等领域的需求。
三、未来发展方向1. 新型材料的研发未来的研究方向之一是开发具有高导电性和稳定性的新型材料。
质子交换膜燃料电池水管理技术的现状研究
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《质子交换膜燃料电池反应生成水的传输研究》范文
《质子交换膜燃料电池反应生成水的传输研究》篇一摘要：本文以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为研究对象，着重探讨其反应生成水的传输过程。
通过实验研究和理论分析，深入研究了水在燃料电池中的生成、传输及影响。
本文旨在揭示水传输的机理，为优化PEMFC性能提供理论依据。
一、引言质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种清洁、高效的能源转换装置，在新能源汽车、分布式能源等领域具有广泛应用。
在PEMFC的运行过程中，电化学反应会产生水，水的传输对电池性能具有重要影响。
因此，研究水在PEMFC中的传输过程，对于提高电池性能、延长使用寿命具有重要意义。
二、质子交换膜燃料电池基本原理质子交换膜燃料电池通过氢气和氧气的电化学反应产生电能和水。
在阳极，氢气发生氧化反应生成质子和电子；在阴极，氧气与质子和电子发生还原反应生成水。
这一过程是可逆的，且产生的水在电池内部通过一定的方式传输。
三、水在PEMFC中的生成与传输1. 水生成过程：在PEMFC中，氢气和氧气反应生成水。
由于反应物中的氢和氧的摩尔比为2:1，因此理论上每消耗2摩尔氢气会生成1摩尔水。
然而，由于实际反应过程中的其他因素，如电极催化剂的活性、电池工作温度等，实际生成的水量可能会略有不同。
2. 水传输过程：生成的水在PEMFC中主要通过两种方式传输：一是通过扩散作用从阴极向阳极传输；二是通过毛细作用在膜内传输。
这两种传输方式对电池性能具有重要影响。
四、实验研究为了研究水在PEMFC中的传输过程，我们设计了一系列实验。
通过改变电池的工作条件（如电流密度、温度等），观察水的生成和传输情况。
实验结果表明，水在PEMFC中的传输受到多种因素的影响，包括电池的工作条件、膜的材质和结构等。
五、理论分析基于实验结果，我们进行了理论分析。
首先，建立了水在PEMFC中传输的数学模型，通过模拟计算揭示了水传输的机理。
其次，分析了影响水传输的主要因素，如膜的孔隙率、表面张力等。
最后，结合电池的性能参数，探讨了优化水传输对提高PEMFC性能的潜力。
氢燃料电池系统的质子交换膜技术研究
氢燃料电池系统的质子交换膜技术研究氢燃料电池系统被广泛认为是未来清洁能源的重要选择之一，而其中的质子交换膜技术是其核心之一。
质子交换膜技术作为氢燃料电池系统中的关键组件，直接影响着系统的性能和稳定性。
针对质子交换膜技术的研究，一直是学术界和工业界的热点之一。
首先，质子交换膜技术的研究背景和意义。
氢燃料电池系统是一种利用氢气和氧气反应产生电能的设备，具有零排放、高效率等优点。
而其中的质子交换膜作为电解质，起着将质子从氢侧传递到氧侧的作用，直接影响着整个系统的电化学性能。
因此，加强对质子交换膜技术的研究具有重要的现实意义。
其次，质子交换膜技术的研究现状。
目前，国内外学者在质子交换膜的材料研究、结构设计、性能测试等方面取得了一系列成果。
例如，利用不同的聚合物材料作为质子交换膜的基质，通过控制材料的孔隙结构和分子排布，可以有效提高质子传导率和耐化学腐蚀性能。
同时，结合纳米材料和功能化表面技术，还可以进一步提高质子交换膜的性能。
通过实验测试和计算模拟手段，研究人员可以充分评估不同质子交换膜的性能差异，为系统性能优化提供依据。
再次，质子交换膜技术的未来发展方向。
随着氢燃料电池系统的广泛应用，对质子交换膜的要求也日益提高。
未来的研究方向包括但不限于：提高质子交换膜的质子传导率，实现更高的能量转换效率；提高质子交换膜的耐化学腐蚀性能，延长系统的使用寿命；降低质子交换膜的成本，推动氢燃料电池系统的商业化应用。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，质子交换膜技术的研究在未来的清洁能源领域具有重要的地位和作用。
通过不断深入的研究和创新，我们可以进一步优化氢燃料电池系统的性能，推动清洁能源技术的发展。
希望未来能有更多的研究机构和企业加入到质子交换膜技术的研究中，共同推动氢燃料电池系统向着更高效、更稳定的方向发展。
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Vol. 37 No. 5Sep. 2019第37卷第5期2019 年09月佳木斯大学学报(自然科学版) Journal of Jiamusi University ( Natural Science Edition )文章编号：1008 -1402 (2019)05 - 0845 - 04质子交换膜燃料电池水管理研究现状①徐加忠，马天才，左琳琳*(同济大学新能源汽车工程中心，上海201804)摘 要：质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells , PEMFCs)以氢气为燃料，与空气中的氧气发生电化学反应，产生电能和水。
为使反应能够持续进行，水的管理非常重要，如果管理不当，很容易出现“水淹”等不利于电化学反应的现象出现，影响燃料电池的性能。
根据 燃料电池的结构，分别从膜结构、气体扩散层和流道设计三个方面，对水管理的策略进行研究分析，探索不同结构对水管理的影响。
关键词：燃料电池;水管理;水淹中图分类号：TM911.4 文献标识码：A0引言质子交换膜燃料电池具有功率密度高,启动迅速,环境友好,能量转换效率高等优点,使得国际社 会投入了大量资源用于燃料电池技术研究与产业 推广,我国也积极支持和推动氢燃料电池的发展。
目前对燃料电池的研究取得了一系列的成果，但是 仍有一些问题亟待攻克，水管理问题就是其中之 一。
一方面为了使燃料电池的电化学反应持续进 行,需要充分湿润的环境，另一方面,燃料电池工作时产生水，如果不及时排出会造成“水淹”，影响燃料电池的正常工作，因此，水管理的实质就是保持 电池内部水平衡⑷。
文章分别从膜、催化剂层、气体扩散层和气体流道四个方面分析水管理特点，探 索水管理的有效方法。
1膜结构设计质子交换膜是燃料电池的核心部件，研究表明 膜的厚度是一个重要的影响参数，主要因为膜的厚 度与浓差扩散系数有关。
一般来说,膜越薄，那么由浓差扩散引起的水传递现象就越显著。
Yu 〔2］实验研究了具有不同厚度的Nafion 膜(Nafionll7, 115, 135,112,101) PEMFC 的性能，结果显示，膜厚度越小，电池性能越好。
厚度小的膜有利于减少浓差扩散阻力，会有较多的液态水从阴极扩散到阳极，进而增湿阳极一侧的质子交换膜，平衡两侧含水量。
因此,减小质子交换膜的厚 度是一种有效改善水管理的方法，但减小厚度会对膜的机械性强度提出更高的要求。
自增湿膜是另一种有效的改善燃料电池水平衡的膜结构。
典型的自增湿膜是通过向Nafion 膜 基体中添加钳催化剂颗粒和吸水性材料颗粒。
氢气和氧气在钳颗粒的催化作用下发生反应产生水,同时产生的水被自增湿膜中的亲水性颗粒吸收进 而起到增湿膜的作用。
目前开发了一种新型的具有灯芯结构的自增湿膜，主要通过多孔的聚酯纤维 结构直接向质子交换膜输水加湿。
通过灯芯结构直接向增湿膜供水增湿，使得膜根据内部水平衡状 态自动调节，有效减少了膜对水的敏感性，因此电池性能在动态响应和稳态响应方面均表现出良好 性能。
Ge ⑶研究了不同的灯芯材料，发现采用高 吸水性材料的灯芯结构的自增湿膜的燃料电池，在 测试运行的120小时以内具有相当良好的性能。
与之类似，通过向质子交换膜内嵌入微管结构并利用虹吸泵来驱动液态水在微管中循环，也能达到增 湿膜的功能，结构如图2所示。
另外，Wang ⑷通过在催化层周围嵌入一层排水区，改进膜电极(membrane - electrode -assem-bly,MEA)结构，如下图3所示。
在此结构中，阴极产生的过量的水通过排水区(water transfer region ,WTR)吸收，缓解了阴极水淹。
另一方面,被阴极排水区吸收的多余的水通过质子交换膜的边缘扩① 收稿日期：2019-08-12作者简介:徐加忠(1982 -)，男,江苏人，硕士，研究方向：燃料电池辅助系统研究。
846佳木斯大学学报(自然科学版)2019年散到阳极排水区，进而扩散至阳极亲水的催化剂层，加湿阳极。
BipolarPlate0O O O O M^mbMicrotubule GDLBipolar PlateGDL ,CL CL图2具有微管结构的自增湿质子交换膜结构示意图图3具有排水区的自增湿质子交换膜结构示意图2GDL设计燃料电池气体扩散层(gas diffusion layer, GDL)有两个部分组成:基底层(GDL media,GDM)和微孔层(microporous layer,MPL)o2.1GDM层由于GDM层材质的疏水性可以有效缓解GDL层的水淹，所以工业上一般采用向GDL介质层涂抹疏水性材料，如聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)等，提高GDM的疏水性,缓解水淹。
但是，如果PTFE的含量过大,会减少GDM层的孔隙和有效催化层面积，增加排水和气体扩散阻力。
Lin⑸的研究指出，采用既有供气体扩散的疏水性孔隙,又有供液态水排出的亲水性孔隙的新型GDM很有必要。
2.2MPL设计为了缓解排水能力和气体扩散效率的矛盾，提高MEA的综合排水能力,通常在GDL和CL之间插入一层微孔层，即MPL O MPL是碳粉和PTFE颗粒的组合物,用以改善气体扩散层GDL的特性。
液态水在GDL中的迁移过程是动态变化的。
液态水逐渐在GDL中积累，导致毛细管压力增加，累到一定压力，突破沿途阻力，排出GDL,则毛细管压力释放，开始下一循环的积累。
一般液态水爆破释放比较容易发生在碳基体的裂缝、缺陷的地方，并形成“树根图”o具有MPL结构的GDL具有更多细微的孔隙,有利于合理引导规范GDL层中液态水的传输路径,防止GDL层大面积排水,阻塞GDL层内微孔，影响气体扩散，如图4所示同。
图4GDL排水示意图(a)没有MPL结构的GDL中具有大量排水路径；(b)具有MPL结构的GDL中规律的排水路径因此,MPL在GDL中的作用主要有：(1)引导液态水在GDL中的排水路径；(2)细微的孔隙改善了催化CL和MPL的界面，阻碍液态水在CL表面凝聚变大，有利于缓解CL的水淹；(3)在阴极增加疏水的MPL有利于驱动液态水流向阳极，增湿阳极一侧的膜;(4)降低了对GDM的要求，即使碳布物理性能差异较大，但具有相同特性的MPLs的燃料电池，其排水导气性能几乎一致⑺oPTFE的含量是影响MPLs水管理效果的一个重要因素。
Velayutham[8]通过实验研究发现PTFE 的含量增加，燃料电池性能提高，但随着PTFE含量的继续增加，电池性能反而降低。
3流道设计流道的作用一方面使气体均匀分配到气体扩散层，另一方面使反应生成的液态水及时排出电池堆,因此流道的合理设计对水管理非常重要。
3.1流道形式典型的燃料电池流道结构是平行流道、交指形流道、蛇形流道、和其他的一些组合流道⑼。
平行流道是最传统的流道，采用一组或者几组平行的流道引导气体和水流入或者流出扩散层。
因为平行流道中自有扩散是主导的扩散方式，因此压力损失较少，但同时也不能很有效地将过量的水排出电堆。
交指形流道是一种出口封闭的流道，强制气体和液态水进入和流出气体扩散层。
虽然增加了气体扩散阻力,但也提高了水的排出效率。
液态水从第5期徐加忠，等：质子交换膜燃料电池水管理研究现状847多孔的扩散层进入到流道主要依靠的是气体的剪切力和毛细管力。
蛇形流道因其优越的排水能力,在实际中应用比较广泛。
但是该种流道不适合大面积的双极板,因为蛇形流道曲折迂回的形式和较长的流道大大增加了气体的流动阻力，引起较大压降，甚至导致下游压力太小,以至于从上游携带的液态水在下游堆积，阻塞下游流道少]。
Qi』"]利用数学模型研究在流道内部插入一根亲水性的针时流道的排水特性。
研究发现，电极表面的液态水一旦触碰到该亲水的针状物,在毛细管力的作用下，电极表面的液态水就会被吸出，防止液态水覆盖电极表面。
作者还研究在流道中间插入一层亲水性的薄板时流道的排水特性问。
结果显示，液态水膜电极上的液态水可以迅速被该亲水性的薄板吸收，并排到流道底部。
Fabian®]提出了一种新型的流道结构，如下图5所示。
该结构主要包括一层铺设在流道底部导电的亲水的灯芯结构和一个电渗泵。
当膜电极上出现液态水，该液态水就会被亲水的集水器吸收,并在电渗泵作用下沿着灯芯结构排出。
CathodeSection A-A*(schematicsnotto scale)Fuel cell EOpumpSection B-B*图5具有集水器和电渗泵结构的PEMFC流道截面示意图3.2流道属性流道的几何形状，包括流道的布局、长度、宽度、深度等对排水性能有明显的影响。
Bachma[14]选取不同长度(5cm,15cm,25cm)的平行流道的进行排水能力试验,结果显示，最短的流道排水能力最差，尤其是在大电流密度的情况下。
因此一般认为，在一定范围内，流道的长度与排水性能呈正向关系,超过一定的限值后,反而会因为压损的增加，使流速降低，反而不利于排水。
实验表明理想的流道宽度在1.14~1.4mm之间,过窄的流道不利于气体扩散，也不利于水汽在流道的汇集;但过宽的流道会降低气体的流速，从而影响液体水的排出，在电堆内部形成局部“水淹”。
Choi[15]采用数值模型研究了蛇形流道的几何参数，实验表明，增加流道高度有利于降低压力损失，但降低了流速,容易引起液态水在流道出口积累。
流道的亲水性/疏水性对流道的排水性能影响也很大。
对于亲水性的流道,流动阻力随着接触角的增加明显降低，因为随着接触角的增加,漫流面积相应地减少。
因此减弱了波阻效应，不利于流道中的排水，但是能够及时地将气体扩散层中的液态水排出，防止气体扩散层发生"水淹"。
Strickland^61在实验中通过向疏水性的流道壁嵌入灯芯结构，改善其亲水性，同无灯芯结构的疏水性流道相比,嵌入灯芯结构的电池的性能更好。
4结语燃料电池水管理的效果对其性能影响非常大,文章分别从膜的结构、气体扩散层结构、流道结构方面分析了不同结构对于水管理的影响，并对水管理的策略进行了总结。
实际应用中电堆的水管理除了与电堆的内部结构有关外，还与其运行条件有密切关系，如供应气体的流量、温度、压力、湿度,电堆工作电流密度等。
因此，良好的燃料电池水管理方法设计应综合考虑电堆的结构和工作条件。
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In order to find out the impacts onwater management base on different structures of fuel cell, in this paper, we conduct the research and analysis of water management strategy according to membrane structure , porous transport layer and flow field design.Key words : PEMFCs ； water management ； water flooding（上接841页）The Diagnostic of Collinearity in Hierarchical Linear ModelLU Xin - yi 1, CHEN Xue - dong 2(1. School of Mathematics and Statistics , Yunnan University, Kunmiiig 650504, China ； 2. School of Science, Huzhou University,Huzhou Zhejiang 313000,China)Abstract : The multicollinearity in hierarchical linear models sometimes exist objectively. In order to solvethis problem , we try to decompose the variance of parameter estimation in hierarchical linear model and discussthe relationship between design matrix and transformation matrix by Reinsch form and singular value decomposi tion. According to the results , we can know that the singular value of transformation matrix will shrink relative todesign matrix , so if it is proved to be that there is no multicollinearity in the design matrix, we can infer thatthere must be no multicollinearity in the transformation matrix. As a result , the diagnosis of multicollinearity inhierarchical linear model can be transformed into a problem that can be solved through calculating variance de composition proportions and condition indexes by existing software.Key words : hierarchical linear model ; multicollinearity ; singular value decomposition ； variance decom position proportions ； conditionindexes。