[摘要] 專訪戈爾產品專家 探尋質子交換膜的秘密。 

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

 #研發階段#

步驟1

設計測試方法辨別最適合的PEM

系統性能和使用壽命與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的需求，包括運行環境、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實案例的現有經驗數據，并嘗試通過建模來展示質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勢，我們能夠幫助燃料電池電堆更高效地運轉，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。

#量產階段#

步驟2

選擇穩定、高質量供貨渠道

經過反復的推敲試驗后，推進合適PEM并進入量產階段成為燃料電池商業化的又一關鍵。進入批量生產階段，如何挑選供應商以保障穩定高質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，能夠通過采用系統性的方法關注到PEM生產及審核的每個環節。戈爾以成熟穩定的制造工藝和校準確保產品批次間的質量一致性；更通過量產審核和驗證，采用合理的采樣計劃，甚至100%的產品檢查，從而降低產品的低良率和故障風險。戈爾嚴格執行每一流程步驟，不走任何捷徑，致力于為客戶提供高質量的解決方案。

#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避風險，還能延長產品生命周期。

戈爾常用四種測試工具，深入質子交換膜的內部，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)：可驗證質子交換膜是否存在機械缺陷（或樹脂的分解）

- 循環伏安法（CV）：可用于衡量電極性能衰減的狀態

- 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子交換膜，PEM對于電堆功率密度亦產生至關重要的影響，其性能的優劣則取決于樹脂的類型和膜的結構設計等多方面因素。矢志創新的戈爾，基于獨有的創新材料膨體聚四氟乙烯(ePTFE)研發出能夠滿足不同特性需要的增強型質子交換膜。其憑借纖薄的厚度展現出高質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高效運轉，并降低其發生災難性故障的風險。

在持續推進燃料電池汽車商業化的道路上，戈爾攜創新材料解決方案為致力于為實現理想的燃料電池系統性能貢獻行業經驗，加速向碳中和未來邁進。