通常液流電池是由多個單電池疊加起來組成的電池堆。電池堆可以再通過電和(或者)流體上的串并聯構成更大規模的電池堆，其大小取決于具體的應用設計。

其中一個單電池的結構是由雙極板、正電極、電解質隔膜(或者離子交換膜)、負電極、和雙極板構成的。其中電池系統的核心部分，則是由正電極、負電極和它們中間的電解質隔膜構成。

離子交換膜是液流電池和燃料電池裝置的重要結構部件，這種帶有離子基團的高分子薄膜材料通過選擇性透過離子從而實現電池結構中完整回路的構建。

今天給大家簡單介紹一下質子交換膜，如有不足歡迎大家加群交流探討。

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1.  離子交換膜分類

1.1.  全氟磺酸膜

  全氟磺酸膜因其較高的電導率、較小的質子傳導電阻和較好的機械強度成為主流選擇，是目前商業化的質子交換膜類型。然而，其高成本限制了其在液流電池中的大規模應用。

  杜邦公司生產的Nafion系列膜是全氟磺酸膜的典型代表，Nafion系列膜由于化學穩定性好、質子電導率高等優點是目前全釩液流電池最為常用的離子交換膜，但其存在阻釩能力差、成本高等問題。因此對Nafion膜的離子交換能力進行合理調控，通過改性的方法，在保留Nafion膜基礎優異性能的同時提高Nafion膜阻釩能力，降低Nafion膜成本。

  目前報道的多種Nafion膜修飾以及改性方法包括：原位溶膠-凝膠法、納米顆粒溶液澆鑄、層層自組裝聚電解質、聚合物接枝以及聚合物共混等。其主要目的為在保持Nafion膜優異化學穩定性的同時降低釩離子滲透率，或共混其他聚合物有意減少Nafion的用量，降低膜的成本。

1.2.  非氟類質子交換膜

  由于全氟磺酸膜的高成本，近年來非氟類質子交換膜的研發備受關注。中科院大連化物研發的多孔離子傳導膜，具有較高的離子選擇性和電解液的容量保持率，為非氟類質子交換膜的發展提供了新思路。中國科學技術大學的科研人員設計的新型離子傳導膜，解決了傳統離子膜傳導性與選擇性的矛盾，使得電池充放電電流密度得以大幅提升，同時具備更好的穩定性和耐老化性。

  盡管非氟類質子交換膜仍面臨著化學穩定性等方面的挑戰，但其未來在降低成本、提高性能方面有望取得更大突破，進一步推動液流電池技術的發展和產業化。

2.  離子交換膜工藝

  目前工業中生產全氟磺酸質子交換膜的方法，主要是用全氟磺酸樹脂通過熔融擠出法和流延法等方法制成膜。 

  熔融擠出法是最早用于制備全氟磺酸膜的方法，工藝成熟、生產效率高、環境友好，但生產的膜較厚，且擠出成型的膜需要經過水解轉型才能得到最終產品，而水解工藝幾乎被美國和日本企業所壟斷。流延法成膜具有產品更薄、性能更好的優勢。目前國產全氟磺酸膜企業東岳未來、科潤新材料以及國潤儲能均采用鋼帶流延法。

  在生產工藝上，據公開信息，貴州志喜科技有限公司首創了濕法鑄膜法制備全氟磺酸膜，該產品采用全新工藝制備，具有拉伸強度高、電導率高、化學性能好等優勢，還具有自增濕效果。經測試，全氟離子膜在同等厚度尺寸下的機械強度超過傳統進口膜的80%。

 3.  離子交換膜相關企業

全氟磺酸膜供應商主要包括科潤新材、東岳未來、國潤儲能、志喜科技、漢丞科技等，非氟類質子交換膜也很多企業布局，比如國潤儲能既可以生產全氟也可以生產無氟隔膜，主要供應商及研究單位包括科潤、大連物化所、時代新能、中和儲能、恒安儲能、星辰新能、振華化學、宿遷時代等。由于文章篇幅有限，簡單給大家列舉一下相關企業，歡迎大家補充，后期將給大家詳述各企業及研究單位的布局。

蘇州科潤新材料股份有限公司

山東東岳未來氫能材料股份有限公司

山西國潤儲能科技有限公司

貴州志喜科技有限公司

浙江漢丞科技有限公司

中國科學院大連物化所

開封時代新能源科技有限公司

中和儲能科技有限公司

江蘇恒安儲能科技有限公司

北京星辰新能科技有限公司

湖北振華化學股份有限公司

宿遷時代儲能科技有限公司

承德新新釩鈦儲能科技有限公司

山東正熵能源科技有限公司

遼寧科京新材料有限公司

貴州聚能世紀科技有限責任公司

江蘇神力電源科技有限公司

遼寧格瑞帕洛孚新能源有限公司

北京普能世紀科技有限公司

蘇州拓際新材料科技有限公司

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