质子交换膜（PEM）的技术特点

主要功能是在电场作用下高效传导质子（H⁺），通常要求质子传导率达到0.01 S/cm以上，且需在一定湿度下保持传导能力（全氟磺酸膜需湿度辅助，部分新型膜可在低湿度下工作）。

需耐受燃料电池运行中产生的强氧化环境（如双氧水、自由基）和酸碱腐蚀，长期使用（数千小时）后性能衰减率低，尤其全氟类膜化学稳定性突出。

需有效阻止氢气（阳极）和氧气（阴极）交叉渗透，避免气体混合导致效率下降或安全风险，膜的致密结构是关键（如全氟磺酸树脂的结晶区与无定形区协同作用）。质子传导依赖水分子形成“质子通道”，但含水率过高可能导致膜溶胀变形，过低则传导率下降，因此需在湿度敏感性与稳定性间平衡（部分改性膜可降低湿度依赖）。

需具备一定的拉伸强度和耐疲劳性，以承受组装压力和长期运行中的干湿循环、温度循环（通常工作温度范围为60-100℃，高温PEM膜可拓展至120-180℃，适配更高效系统）。

主流材料为全氟磺酸膜（如杜邦Nafion），兼具高传导性和稳定性，但成本高、高温下易脱水；新型替代材料包括部分氟化膜、非氟聚合物膜（如芳香族聚合物）、复合膜（添加无机纳米粒子增强稳定性）等，侧重降低成本或提升高温低湿性能。

膜厚度逐渐减小（从数十微米向几微米发展），可降低质子传导阻力、减少材料用量，但需平衡机械强度和气体阻隔性，对制备工艺要求极高。

需与电极催化剂层（如Pt/C）形成良好界面接触，避免界面电阻过大，部分膜通过表面改性（如引入官能团）增强与催化剂的结合力。