科学材料站：Nafion™ 磺酸膜知多少？- 大数跨境

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科学材料站：Nafion™ 磺酸膜知多少？

科学材料站

2021-06-28

导读：Nafion™ 全氟磺酸 (PFSA) 膜基于 PFSA/聚四氟乙烯 (PTFE) 共聚物，广泛应用于电化学电池中，起到阳离子传导固体电解质的作用。Nafion™ 膜具有多种等级和不同特性，可满足设计

作者信息

作者：Z博士，科学材料站Nafion工程师团队

通讯作者：Z博士，contact@scimaterials.cn

发布机构：科学材料站-Discovery of Materials

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简介

Nafion™ 全氟磺酸 (PFSA) 膜基于 PFSA/聚四氟乙烯 (PTFE) 共聚物，广泛应用于电化学电池中，起到阳离子传导固体电解质的作用。Nafion™ 膜具有多种等级和不同特性，可满足设计师和工程师的特定应用需求。

特点和优势

Nafion™ PFSA 膜具有独特的特性，可用于多种应用。Nafion™ PFSA 膜有根据制备工艺分成溶液铸膜和挤出铸膜两种。

溶液铸膜

Nafion™ 溶液铸膜（solution/dispersion cast membranes）由 Nafion™ 分散剂制成。这种膜通常较挤出铸膜（extrusion cast membranes）更薄，适合对低离子传输阻力有严格要求的应用。分散剂铸膜旨在为预期应用提供理想的耐久性。（溶液铸膜和分散剂铸膜是同一个概念）

3.1

Nafion NR211 & NR212

Chemours（前杜邦）Nafion PFSA NR-211和Nafion PFSA NR-212膜基于酸（H+）形式的化学稳定的全氟磺酸/PTFE共聚物，与非稳定聚合物相比，表现出显著更低的氟离子释放，这是化学耐久性提高的标志。Nafion PFSA膜广泛应用于质子交换膜（PEM）燃料电池和水电解槽。这种膜在各种电化学电池中起着隔膜和固体电解质的作用，这些电化学电池需要这种膜选择性地将阳离子输送到电池连接处。这种聚合物耐化学腐蚀，经久耐用。

Nafion NR211图片来源

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Nafion膜用于分离质子交换膜燃料电池和水电解槽的阴阳极室。这种特殊阳离子交换膜的厚度使Nafion™ 211适用于许多氢-空气/氧燃料电池应用。Nafion 211的厚度为25.4微米（μm）。该膜位于背衬膜和盖片膜之间，使用时需将离子膜从背衬膜和盖片膜中间分离，背衬膜和盖片膜的厚度约为99微米左右，总厚度为124微米左右。

Nafion NR212图片来源

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Nafion膜用于分离质子交换膜燃料电池和水电解槽的阴阳极室。这种特殊阳离子交换膜的厚度使Nafion™ NR212适用于许多氢-空气/氧燃料电池应用。Nafion NR212的厚度为50.8微米（μm）。该膜位于背衬膜和盖片膜之间，使用时需将离子膜从背衬膜和盖片膜中间分离，背衬膜和盖片膜的厚度约为101微米左右，总厚度为152微米左右。

3.2

Nafion HP & XL

Chemours（前杜邦）Nafion™ HP和XL膜基于化学稳定的全氟磺酸/PTFE共聚物，呈酸（H+）形式，与非稳定聚合物相比，氟离子释放显著降低，这是化学耐久性提高的标志。这些膜经过了加强，具有更高的机械耐久性和化学稳定性。Nafion™ PFSA膜广泛应用于质子交换膜（PEM）燃料电池和水电解槽。这种膜在各种电化学电池中起着隔膜和固体电解质的作用，这些电化学电池需要这种膜选择性地将阳离子输送到电池连接处。这种聚合物耐化学腐蚀，经久耐用。

Nafion HP图片来源

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Nafion HP膜是由Chemours公司生产的超薄阳离子交换膜。这种膜经过了加强，并被设计用于相对湿度较低的环境和较高的工作温度。增强剂改善了膜的可处理性和物理性能。当强化工艺与化学稳定的聚合物相结合时，Nafion™ 在具有挑战性的燃料电池工作条件下，Nafion HP膜表现出较低的氟离子释放量和较长的工作耐久性。Nafion™ HP的厚度为20.3微米。该膜位于背衬膜和盖片膜之间，使用时需将离子膜从背衬膜和盖片膜中间分离，背衬膜和盖片膜的厚度约为99微米左右，总厚度为119微米左右。

Nafion XL图片来源

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Nafion™ XL膜是新开发的强化膜，可增强Nafion膜的化学稳定性。Nafion™ XL膜的机械耐久性和增强的化学稳定性是一种先进的稳定系统的结果，该系统可提高机械强度并提供抗过氧化氢侵蚀的能力，从而提高膜的使用寿命和性能。Nafion™ XL膜的厚度为27.5微米。该阳离子交换膜位于背衬膜和盖片膜之间，使用时需将离子膜从背衬膜和盖片膜中间分离，背衬膜和盖片膜的厚度约为97微米左右，总厚度为124微米左右。

挤出铸膜

Nafion™ 挤出铸膜通常较溶液铸膜更厚，适合对高强度或低透过率/穿透率有严格要求的应用。这种膜还可以进一步强化以实现最大强度与抗撕裂性。

4.1

Nafion N115、N117、N1110离子膜

Chemours（前杜邦）Nafion™ N115膜、N117膜、N1110膜是基于酸（H+）形式的化学稳定全氟磺酸/PTFE共聚物的非强化膜。化学稳定膜的物理性能保持不变，与非稳定聚合物相比，化学稳定膜的氟离子释放显著降低，这是化学耐久性提高的标志。Nafion™ PFSA膜广泛应用于质子交换膜（PEM）燃料电池和水电解槽。这种膜在各种电化学电池中起着隔膜和固体电解质的作用，这些电化学电池需要这种膜选择性地将阳离子输送到电池连接处。这种聚合物耐化学腐蚀，经久耐用。

Nafion N115图片来源

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Nafion™ 膜可用于分离质子交换膜燃料电池和水电解槽的阴阳极室。这种特殊阳离子交换膜的厚度使Nafion™ N115适用于直接甲醇燃料电池（DMFC）和电解应用。Nafion™ N115的典型厚度是127微米，科学材料站Nafion工程师团队在实际测量时发现膜的厚度存在不均一的情况，一般在140微米以内，该膜没有背衬膜和盖片膜，可直接处理或者使用。

Nafion N117图片来源

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Nafion™ N117膜的典型厚度为183微米，科学材料站Nafion工程师团队在实际测量时发现膜的厚度存在不均一的情况，一般在180-200微米之间，该膜没有背衬膜和盖片膜，可直接处理或者使用。这种特殊阳离子交换膜的厚度使Nafion™ 117适用于直接甲醇燃料电池（DMFC）等应用。

Nafion N1110图片来源

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Nafion™ N1110膜的典型厚度为254微米，科学材料站Nafion工程师团队在实际测量时发现膜的厚度存在不均一的情况，一般在250-260微米之间，该膜没有背衬膜和盖片膜，可直接处理或者使用。

4.2

Nafion N324、N424、N438离子膜

Nafion N324图片来源

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Chemours（前杜邦）Nafion™ N324是一种全氟磺酸阳离子交换膜，结合了优异的耐化学性和强劲的聚四氟乙烯纤维增强。建议用于氯碱生产和各种电解工艺，如电镀或电解镀。

Nafion™ N324膜的典型厚度为280微米，科学材料站Nafion工程师团队在实际测量时发现膜的厚度存在不均一的情况，一般在280-290微米之间，该膜没有背衬膜和盖片膜，可直接处理或者使用。

Nafion™ N-324以“干燥”和H+形式运输。这种干燥的H+膜仅需要在碱性水中进行简单的预处理。预处理过程参考【Nafion™ “干”H+膜预处理技术说明书93-01】，如需更多详情请联系科学材料站（www.scimaterials.cn）

请注意：标有CATH的一侧必须朝向阴极安装，否则，膜在使用中会受到不可逆转的损坏。如果你的膜没有标记，只需感觉/观察膜的两面，平滑/光泽度较高的一面就是阴极面。

Nafion N424图片来源

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Chemours（前杜邦）Nafion™ N424是一种全氟磺酸阳离子交换膜，结合了优异的耐化学性和强劲的聚四氟乙烯纤维增强。建议用于氯碱生产和各种电解工艺，如电镀或电解镀。

Nafion™ N424膜的典型厚度为380微米，科学材料站Nafion工程师团队在实际测量时发现膜的厚度存在不均一的情况，一般在380-400微米之间，该膜没有背衬膜和盖片膜，可直接处理或者使用。

Nafion™ N-424以“干燥”和H+形式运输。这种干燥的H+膜仅需要在碱性水中进行简单的预处理。预处理过程参考【Nafion™ “干”H+膜预处理技术说明书93-01】，如需更多详情请联系科学材料站（www.scimaterials.cn）。

Nafion N438图片来源

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Chemours（前杜邦）Nafion™ N438是400系列中的新产品。该膜代表了织物增强型阳离子交换膜的最新技术，适用于氯碱工艺、电镀工艺（电镀或电解电镀）和许多其他电化学应用。它是一种新型的聚四氟乙烯单丝增强体，强度高，但比Nafion™ N424更加平整。Nafion™ N438的边缘泄漏减少，膨胀特性比N424更加均匀。

Nafion™ N438膜的典型厚度为305微米，科学材料站Nafion工程师团队在实际测量时发现膜的厚度存在不均一的情况，一般在299-310微米之间，该膜没有背衬膜和盖片膜，可直接处理或者使用。

Nafion™ N438以“干燥”和H+形式运输。这种干燥的H+膜仅需要在碱性水中进行简单的预处理。预处理过程参考【Nafion™ “干”H+膜预处理技术说明书93-01】，如需更多详情请联系科学材料站（www.scimaterials.cn）。