プロトン交換膜とは何ですか？

プロトン交換膜は、単一方向のプロトン運動のための選択的に透過性膜として作用する特殊なポリマーの非常に薄いシートです。このタイプの選択的許容性を達成するために、膜はイオノマーとして知られるポリマータイプから構築されます。許容可能な条件下では、このプロトン交換膜またはポリマー電解質膜（PEM）は、プロトンの通過のみを可能にしますが、水素や酸素などの他のイオンや気体分子へのアクセスを完全にブロックします。

1. イオノマーとPEMにおけるその役割

   • この膜の半周剤性は、ユニットの組み合わせの結果です。大半は電気的に中立の繰り返しユニットで構成され、残りは充電されたユニットです。その結果、これらの特定のポリマーまたはイオノマーは、温度の上昇とともに粘度の変化を示しています。 PEMに使用されるイオノマーは、特別な材料をポリマーマトリックスに融合するか、純粋なポリマーを摂取することによって製造できます。 PEM生産に広範囲に使用されるペルフルオー化イオノマーはナフィオンです。 Nafionの策定に対する権利は、Dupontのみです。

   燃料電池技術におけるPEMの役割

   • プロトン交換膜は、今日の燃料電池技術の不可欠な部分を形成し、成功すれば、今後数日で私たちの家を動かすことができます。セル内の電子の生成におけるその基本的な作用は、ガスの横断的な動きを避けるために、形と選択性を維持することです。実際、この技術は、半周膜にちなんで陽子交換膜燃料電池（PEMFC）と呼ばれています。基本構造は、4つのメインセクションに分配できます。

   PEMFCの4つのコンポーネント

   • 細胞内の負の電極またはアノードは、水素分子を形成すると覆われていない電子の動きを制御します。正の電極またはカソードは、触媒への酸素のより大きなアクセスを可能にするために、エッチングされた表面を持っています。触媒は、反応プロセスに参加していないが、間接的にプロセスを調節するプラチナのような特別な材料です。最後に、PEMは、反応中の選択的媒体であることを除いて、電解質として機能します。

   酸化および還元プロセス

   • 水素ガスはアノードを通って入り、その加圧状態はそれを触媒に押し上げます。これは、そこから電子を放出することにより水素原子をイオン化するのに役立ちます。これらの電子は電気モーターを走らせます。タスクが完了すると、それらはカソードに返されます。もう一方の端では、酸素ガスがカソードを通って触媒に渡されます。酸素のイオン化は、すでに積極的にイオン化された水素を引き付け、PEMを通って反対側に移動して酸素イオンと結合し、水を形成します。

   燃料電池パラメーターと安定性

   • 典型的な電解反応は、約0.7ボルトの小さなポテンシャルを生成します。電位を実用的な価値に増やすために、燃料電池を組み合わせてスタックを形成します。 2つの燃料電池間の接続は、伝導プレートまたは双極板を介して確立されます。通常、これらのプレートは、両側で多くの酸化と還元反応を経験します。したがって、プレートは、時間の経過とともに安定性を維持するためにグラファイトおよびその他の複合材で作られています。