[摘要] 專訪戈爾產(chǎn)品專家 探尋質(zhì)子交換膜的秘密。 

近日，豐田中國全新大功率氫燃料電池系統(tǒng)迎來上市，其最高效率接近65%。日益精進的創(chuàng)新技術正不斷為氫燃料電池汽車的商業(yè)化注入加速度。作為對燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生顯著影響的質(zhì)子交換膜(PEM)在其中發(fā)揮不可忽視的重要作用。那么，如何挑選一款合適的質(zhì)子交換膜(PEM)，戈爾公司（Gore）產(chǎn)品專家Chow Mun Hoe給出答案，三步關鍵分析法。 

 #研發(fā)階段#

步驟1

設計測試方法辨別最適合的PEM

系統(tǒng)性能和使用壽命與PEM之間會涉及非常多的變量，通常采用逆向設計思路，可以從燃料電池系統(tǒng)的需求，包括運行環(huán)境、設計限制、運行條件等因素反推對于PEM的價值要求。例如系統(tǒng)是否需要在高溫條件下工作，以達到縮小散熱器尺寸的需求？系統(tǒng)設計中含有增濕器和不含增濕器，是否會影響其運行條件？設計人員可以據(jù)不同的需求來選擇合適的PEM。

但這一設計思路較為冗長復雜，為此戈爾致力于利用來自現(xiàn)實案例的現(xiàn)有經(jīng)驗數(shù)據(jù)，并嘗試通過建模來展示質(zhì)子交換膜對燃料電池價值鏈各個階段的影響。得益于戈爾獨有的膨體聚四氟乙烯(ePTFE)增強型PEM、樹脂和添加劑技術優(yōu)勢，我們能夠幫助燃料電池電堆更高效地運轉(zhuǎn)，同時降低機械和化學耐久性方面的風險，是理想燃料電池的不二選擇。

#量產(chǎn)階段#

步驟2

選擇穩(wěn)定、高質(zhì)量供貨渠道

經(jīng)過反復的推敲試驗后，推進合適PEM并進入量產(chǎn)階段成為燃料電池商業(yè)化的又一關鍵。進入批量生產(chǎn)階段，如何挑選供應商以保障穩(wěn)定高質(zhì)量供貨才是一切的基石。

對于已建立起成熟供應鏈的戈爾來說，能夠通過采用系統(tǒng)性的方法關注到PEM生產(chǎn)及審核的每個環(huán)節(jié)。戈爾以成熟穩(wěn)定的制造工藝和校準確保產(chǎn)品批次間的質(zhì)量一致性；更通過量產(chǎn)審核和驗證，采用合理的采樣計劃，甚至100%的產(chǎn)品檢查，從而降低產(chǎn)品的低良率和故障風險。戈爾嚴格執(zhí)行每一流程步驟，不走任何捷徑，致力于為客戶提供高質(zhì)量的解決方案。

#失效鑒別#

步驟3

選擇合適的工具辨別潛在風險 

對于制造商來說，常常會面臨燃料電池電堆的性能沒有達到預期水平，或是隨著時間推移其性能衰減的問題，及時地判斷其失效的故障原因不僅可以規(guī)避風險，還能延長產(chǎn)品生命周期。

戈爾常用四種測試工具，深入質(zhì)子交換膜的內(nèi)部，判斷其失效的可能原因，并及時加以控制。如：

- 計時安培分析法(CA)：可驗證質(zhì)子交換膜是否存在機械缺陷（或樹脂的分解）

- 循環(huán)伏安法（CV）：可用于衡量電極性能衰減的狀態(tài)

- 電化學阻抗譜（EIS）以及SEM-EDX等診斷工具

 作為氫燃料電池汽車動力核心的質(zhì)子交換膜，PEM對于電堆功率密度亦產(chǎn)生至關重要的影響，其性能的優(yōu)劣則取決于樹脂的類型和膜的結(jié)構(gòu)設計等多方面因素。矢志創(chuàng)新的戈爾，基于獨有的創(chuàng)新材料膨體聚四氟乙烯(ePTFE)研發(fā)出能夠滿足不同特性需要的增強型質(zhì)子交換膜。其憑借纖薄的厚度展現(xiàn)出高質(zhì)子導電性以及低氣體滲透性，輔之以樹脂和添加劑技術幫助燃料電池電堆實現(xiàn)高效運轉(zhuǎn)，并降低其發(fā)生災難性故障的風險。

在持續(xù)推進燃料電池汽車商業(yè)化的道路上，戈爾攜創(chuàng)新材料解決方案為致力于為實現(xiàn)理想的燃料電池系統(tǒng)性能貢獻行業(yè)經(jīng)驗，加速向碳中和未來邁進。