细菌纤维素/Nafion复合膜的制备及性能研究(4)
在高精尖方面，燃料电池也有着新的研究方向。高能量比是衡量燃料电池的一个重要指标，燃料的存储方式目前主要靠燃料罐存储氢气，目前主要的储氢方式有高压气态储氢，低温液态储氢，金属固态储氢和甲醇重整制氢等。可再生燃料电池技术是一种新技术，其原理是利用太阳能电解水生成氢气和氧气，电池反应过程中生成的水可以循环使用。目前这项技术还在研究阶段，如果成功，可以很好的应用在航天中。水下用燃料电池，尤其其潜艇用，要求零排放，目前的零排放技术主要是氢氧吸收技术和氢氧复合技术，氢氧吸收技术主要是利用储氢和储氧材料吸收氢氧，氢氧复合技术中，氢氧比例的控制和稳定性是关键。
我国对燃料电池的研究从上世纪五十年代就已经开始，在燃料电池材料技术方面取得了很多突破和进展。中国科学院大连化学物理研究所从上世纪便开展了对质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和直接醇类燃料电池（DMFC）的研究开发，在该技术领域具有深厚的研究基础，是我国在燃料电池研究方面的的领头羊[10]。
根据我国从上世纪八十年代至今的燃料电池专利申请数据可以看出，1996年后，燃料电池的研究进入快速发展阶段，2008年后，专利申请数量有所回落，技术进入成熟阶段。分析专利申请人不难发现日韩等过的汽车和电子企业大量在我国申请燃料电池技术专利，仅丰田公司就在我国申请了921件相关专利，而国内申请数量最多的中国科学院大连化学物理研究所为246件，国内的主要申请人是中科院的研究所和各个大学，这和积极在我国申请燃料电池相关专利的外国企业形成了鲜明的对比。这一方面说明了国外企业对我国燃料电池产业前景的看好，另一方面也凸显了我国企业在这反面的不足，与全球燃料电池行业发展相比，我国燃料电池目前仍然主要依靠国家科研机构。神力科技和新源动力两家企业是我国燃料电池方面的佼佼者[11]。现阶段我国的燃料电池行业的发展方向，一方面是要推进其在特殊领域的应用，在未来成为该领域的领头羊; 另一方面则大力要促进燃料电池在民用领域的使用，扶持企业进行燃料电池的研究和生产，加快燃料电池的民用化和商业化。
1.2 质子交换膜概述
1.2.1质子交换膜简介
质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转换效率高、功率密度高、启动温度低、无污染等优点,在电动汽车等交通工具的动力电源、便携式电源、小型固定发电站等民用方面的应用前景被普遍看好. PEMFC在航空和军事领域也有诸多应用. PEMFC是不依赖空气的AIP潜艇动力装置的首选[12]。
质子交换膜燃料电池主要组成部分有双极板、膜电极装置、密封垫片等。膜电极是其核心部件，由催化剂，质子交换膜和多孔导电扩散层组成。质子交换膜是一种可以隔绝电子同时让离子选择性透过的功能薄膜，主要用于燃料电池和氯碱工业。燃料电池中的质子交换膜起着传导质子隔绝电子，分隔氧化剂和燃料，支撑催化剂的作用。为了满足燃料电池的需求，质子交换膜要有良好的质子传导性，从而降低电池内阻,提高电流密度；水分子在膜中的电渗透作用要小，避免发生局部脱水，提高燃料电池的寿命；较高的机械强度，可以承受电池工作时的应力变化；优异的化学、热力学稳定性，能够在PEMFC工作时保证膜的组成及结构稳定，此外，质子交换膜最好能够造价低廉，适宜大规模生产[3]。由上述条件可以看出，用于燃料电池的质子交换膜对材料有着严格的要求。质子交换膜的性能直接影响着燃料电池的成本和寿命。为满足这些对质子交换膜的要求，科学家开展了大量的研究工作，目前已经研究出了一系列的新型质子交换膜材料。