AGFA質(zhì)子交換膜處在膜電極最中心的位置，作為質(zhì)子傳遞載體將陽(yáng)極催化層產(chǎn)生的質(zhì)子轉(zhuǎn)移至陰極催化層，與氧氣反應(yīng)生成水。同時(shí)，質(zhì)子交換膜作為物理屏障將陽(yáng)極燃料與陰極燃料分開(kāi)，避免二者直接接觸。此外，質(zhì)子交換膜不導(dǎo)通電子，迫使電子通過(guò)外電路傳導(dǎo)，達(dá)到對(duì)外提供能量的目的。
 

　　AGFA質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
 

　　1、分子結(jié)構(gòu)
 

　　在眾多質(zhì)子交換膜中，全氟磺酸質(zhì)子交換膜(PFSA膜)因?yàn)槌錾碾妼?dǎo)率及優(yōu)異的穩(wěn)定性，是目前最主流的質(zhì)子交換膜。它是以全氟磺酸樹(shù)脂為骨架，含磺酸根的全氟乙烯基醚為支鏈的全氟磺酸聚合物。代表產(chǎn)品有杜邦公司的Nafion膜，還有dow膜，3M膜及Aciplex膜等，主要區(qū)別在于側(cè)鏈的長(zhǎng)短不同。
 

　　PFSA膜的碳氟C-F鍵鍵能高(485kJ/mol，比C-C鍵和C-H鍵都高)、鍵長(zhǎng)短，不容易斷裂，所以穩(wěn)定性好。其次，氟原子可以通過(guò)分子鏈的旋轉(zhuǎn)折疊等形式覆蓋在C-C鍵周?chē)瑢?duì)C-C鍵起到保護(hù)作用，提高了PFSA膜的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
 

　　2、微觀結(jié)構(gòu)
 

　　在PFSA膜中，磺酸根具有較強(qiáng)的親水性，而碳氟高分子骨架具有較強(qiáng)疏水性，兩者強(qiáng)烈的反差會(huì)使得膜在遇到水時(shí)發(fā)生微相分離：親水的磺酸基團(tuán)與水分子結(jié)合，相互聚集形成朝里的親水相；疏水的碳氟骨架則朝外形成憎水相。親水相內(nèi)水分子形成了水通道，為質(zhì)子傳導(dǎo)提供了傳輸路徑；憎水相則為膜提供了必要的機(jī)械強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性。