燃料电池中的质子交换膜降解

来源：化学进展杂志2026年第4期北京时间：

作者：包钲言, 张琦, 马隆龙

单位：东南大学能源与环境学院 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室 南京 210096

摘要：质子交换膜燃料电池（PEMFC）以其绿色、高效的特点，被广泛认为是一种极具潜力的能源转换技术。质子交换膜（PEM）降解失效是导致PEMFC耐久性下降的关键因素，严重制约了PEMFC的规模化应用。本文从降解机理和缓解策略两个方面出发，系统总结了PEM的三种降解模式——机械降解、热降解和化学降解——及其协同效应，着重分析了燃料电池实际运行过程中多种降解模式的形成原因，对PEM物理化学结构和电池性能的影响，并评述了针对不同降解问题现有的缓解措施及其局限性。透气现象是各类降解作用的关键纽带：机械疲劳和裂纹扩展增加透气性，通过加速自由基形成加剧化学降解；聚合物主链的化学降解削弱膜的机械强度，反过来加速机械失效，形成恶性循环。最后，总结了PEM降解研究存在的问题与挑战，提出未来应重点开发多应力耦合加速老化测试方法，建立透气率与膜老化程度的定量关系，设计梯度复合结构膜以兼顾耐久性与性能，并优化系统运行控制策略以提升整体寿命与稳定性。

关键词：质子交换膜燃料电池,质子交换膜,膜降解,透气,缓解措施

基金资助：国家重点研发计划项目(2022YFE0207200),国家自然科学基金项目(52236010)