1。1  燃料电池

燃料电池(Fuelcell)是一种使用燃料进行化学反应产生电力的装置，最早于1839年由英国的Grove所发明。由于燃料电池的低排放、环境友好、高容量、燃料多样、寿命长、轻便等特点，也使其成为便携设备的持续动力源。因此，燃料电池技术被认为是二十一世纪首选的洁净、高效的能量产生技术。燃料电池种类繁多，根据电解质的类型，燃料电池可以分为五大类：碱性燃料电池，固体氧化物燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池以及高分子电解质膜燃料电池[1]。高分子电解质膜燃料电池根据电解质类型分为质子交换膜燃料电池（PEMFC）和阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）。

1。2  质子交换膜燃料电池   

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是发展最早、应用最多的一类燃料电池。质子交换膜燃料电池具有在室温下可快速启动、结构紧凑、水易排出、无电解液流失、寿命长、污染小、噪音低、燃料多样性、噪音低、比功率与比能量高、结构简单等特点[2]。质子交换膜燃料电池可作为便携式电源，是电动车的理想电源之一。由质子交换膜和电极共同组成膜电极，膜电极是质子交换膜燃料电池的核心组成部分，燃料电池的性能，寿命及效率成本等基本取决于膜电极的性能。质子交换膜用于传递质子同时分隔燃料气和氧化剂。目前以美国杜邦公司的Nafion系列膜为代表，其生产规模最大、适用面广泛，但是，由于Nafion膜具有较高的燃料渗透率（特别是以甲醇水溶液为燃料时），价格昂贵，尺寸稳定性不是很好等特点，所以国内外的研究学者一直在Nafion膜的改良、芳香族聚合物类质子交换膜的改善、Co等非金属催化剂的应用等各种材料优化的实验研究中寻求提升膜的各项性能的方法[ 3]。

1。3  阴离子交换膜燃料电池

AEMFC优势在于使用碱性氢氧根作为离子交换基团，提供充足的氧化还原反应动力的同时降低了燃料的渗透率[4](工作时氢氧根离子在膜内的传递方向与氢气或甲醇的渗透方向相反)；此外，避免了使用铂电极等昂贵的电极催化剂，以非贵重金属如镍、银等作催化剂，显著的降低了开发成本，为AEMFC的广泛推广应用提供了更大的可能。

阴离子交换膜是允许带负电荷的离子如氢氧根离子等穿过，而阻隔阳离子的膜材料。电场中一定量的电子在通过外电路从阳极流入阴极，等量的负离子从阴极经阴离子交换膜进入阳极。以甲醇水溶液为燃料的AEMFC为例，其电化学反应式如下：论文网                             

阳极反应：CH3OH+6OH-→CO2+5H2O+6e-

阴极反应：3/2O2+3H2O+6e-→6OH-

总反应：CH3OH+3/2O2→CO2+2H2O

1。4  阴离子交换膜

   碱性阴离子交换膜在电池的运行中起着将阴阳离子分割和传递氢氧根离子的作用[5]，碱性阴离子交换膜作为燃料电池的核心组成部件，它的性能好坏直接影响着燃料电池的寿命长短及运行情况。相比于已经商品化的Nafion膜，对于开发更优良性能的碱性阴离子交换膜的实验及研究正是该领域研究人员的目标。碱性阴离子交换膜应该具备以下优良性能：

(1)膜应该具有良好的机械强度（拉伸强度）和适当的韧性，以避免在电池运行工程中被拉裂或变形。

(2)膜应该具有良好的化学稳定性及热稳定性。

(3)膜应该具有较高的离子传导率，较低的电阻，以提高电池的传递效率。

(4)膜应该能较好的与化学催化剂和电解液相结合。

(5)膜在电池的运行中能很好的起到隔离燃料和氧化剂的作用，避免燃料的高渗透率，防止电池局部过热，提高电池的使用寿命。