强度问题

随着质子膜的厚度越来越小，最直观的问题就是强度的明显下降。

为了不让膜的强度下降过低，增强膜已经被广泛使用。

所谓的增强膜，就是在质子膜的制作过程中加一层强度更高的膜材料，最常见的是一种高强度的多孔的聚四氟乙烯膜。

目前国产膜出货量较多的是18μm、15μm的质子交换膜。戈尔8μm超薄膜是目前的市场主流。虽然超薄膜技术已经远远领先于同行，但戈尔实验室里已经储备了5μm乃至更薄膜的技术能力，正等待合适的产业化时机。

不过，如果厚度低于1微米，那么这种增强膜的策略很可能受到严重挑战，也就是很难维持住质子膜的强度。

那么，难道质子膜的厚度就此打住了吗？将会止步于5微米，还是4微米呢？

这些很多涉及商业秘密了，很多地方都不会讨论到。

这里咱们就畅谈一下吧！

首先要说的是，就算膜厚低于1微米，维持强度的方法也有很多种。主要有两个方面，一是从自身，另一个是从整体。

从自身很简单，就是继续提高增强膜的强度。最简单的是降低多孔增强膜的孔隙度，因为随着膜的厚度降低，只要更少的磺酸树脂填充即可达到足够低的质子电阻。或者更换更高强度的多孔膜材料，毕竟聚四氟乙烯的强度在众多高分子中并不是最出色的。

还有使用较少的，采用高强度纳米纤维参杂磺酸树脂。

由此可以发现，燃料电池的材料已经慢慢从单一材料进化到多材料复合的阶段，需要引入更多复合材料的概念来开发燃料电池的各种材料。

这种概念在燃料电池各个材料中也已经越来越多被采用，后面还会常常提到。

另一种是整体思维。

谈到强度，不能只说膜自身的强度，能否把整个膜电极考虑进来。

把整个膜电极看成一个更大的复合材料呢？

如果这样，强度的问题能否让气体扩散层，即GDL来分担一部分呢？

我们知道GDL的强度是远高于膜的。

如果能把GDL的强度结合到膜里面，那么膜的强度就不必做那么高了。

这个也是我们课题组在GDL的研究中采用的一个策略。

当然，这种策略的实施并不是简单的把现有的GDL直接使用，而是要开发新型的GDL。后面的GDL部分将会详细介绍的。

综上所述，随着质子膜的厚度越来越小，强度问题纵然显得非常棘手，但是并不会成为阻碍质子膜越来越薄的主要障碍。

也就是说开发出1微米，甚至500 nm以下的膜是有可能的。

但是，厚度减薄的问题远不止于此，还有很多。

气体穿透问题也会变得非常严重。

预知问题几何，请听下篇分解！