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Nafion™ 全氟磺酸膜(NR211/NR212/N115/N117)系列概览

阅读次数:    2025-08-03

🔬 Nafion™ 全氟磺酸膜系列概览

🌟 型号推荐:NR211 · NR212 · N115 · N117


✅ 产品亮点

  • 高性能离子交换膜

  • 优异的化学/热稳定性

  • 专为燃料电池、水电解、钒电池等应用设计

  • Chemours(科慕,原杜邦)原装进口


📌 产品简介

Nafion™ 是 Chemours 公司开发的全氟磺酸(PFSA)膜材料,以 PFSA 与 PTFE 共聚物为基础,具备出色的质子传导能力机械强度抗化学腐蚀性。广泛应用于:

  • PEM燃料电池

  • 水电解槽(制氢/制氧)

  • 钒液流电池

  • 直接甲醇燃料电池(DMFC)

  • 电渗析系统与电化学传感器


📊 型号参数对比表

型号类型厚度(μm)是否强化典型应用化学稳定性电导率 (S/cm)酸容量 (meq/g)
NR211溶液铸膜25.4高功率燃料电池、轻型电解槽✅ 是≥ 0.10≥ 0.92
NR212溶液铸膜50.8PEM电解、水处理等中压系统✅ 是≥ 0.10≥ 0.92
N115挤出铸膜127燃料电池、水电解、钒电池✅ 是≥ 0.10≥ 0.90
N117挤出铸膜183DMFC、钒电池、电解槽✅ 是≥ 0.10≥ 0.90
📎 数据来源:SCI Materials Hub 科学材料站

🔍 各型号详细解读

✅ NR211(25.4 μm)

  • 超薄设计,离子传输阻力极低

  • 无加强层,柔韧性强,适合实验及堆叠使用

  • 适用于高功率输出燃料电池

  • 注意:自带PET保护膜,使用前需剥离

✅ NR212(50.8 μm)

  • 为 NR211 的双倍厚度,气体阻隔性更佳

  • 更适合用于 PEM 电解槽等要求较高气密性的工况

  • 同样为非增强膜,具良好机械顺应性

✅ N115(127 μm)

  • 挤出膜结构,厚度适中,适配广泛

  • 适用于连续运行设备,热稳定性优异

  • 无需剥离背衬,可直接使用

  • 💡 拉伸强度:43 MPa(MD);吸水率:38%;酸容量:≥0.90 meq/g

✅ N117(183 μm)

  • 厚膜设计,尺寸稳定性及抗气体交叉性能出色

  • 多用于 DMFC、氢气生产系统、钒液流电池

  • 💡 拉伸强度:43 MPa(MD);吸水率:38%;酸容量:≥0.90 meq/g


📦 包装与使用说明

  • 出厂为干膜形态,铝箔真空密封包装,避免污染与失活

  • 未使用膜:建议避光、防潮密封保存

  • 已开封膜:应冷藏保存(4~8°C),勿冷冻或空气暴露


❓ FAQ | 常见问题与技术建议

1️⃣ Nafion™ N115、N117膜使用前如何预处理(电解水)?

🔧 推荐四步预处理法

  1. 氧化清洗
    → 将膜浸泡于 5 wt.% H₂O₂ 溶液中,80°C,加热处理 1 小时(去除有机杂质)

  2. 热水冲洗
    → 取出后用去离子水反复清洗,80°C 热水煮膜 1 小时,去除残余 H₂O₂

  3. 酸型转换(可选)
    → 浸泡在 1.0 M 稀硫酸 H₂SO₄ 中,80°C,1 小时,将膜转换为 H⁺ 型

  4. 终清洗 & 热处理
    → 用去离子水冲洗至中性,80°C 热水中再次煮 1 小时,建议重复 2~3 次

📌 简化处理选项:如条件限制,可仅进行稀酸激活(1.0 M H₂SO₄,80°C 1小时)亦可使用。


✅ Nafion™ NR211 / NR212 预处理建议(燃料电池应用)

⚠ NR系列膜为溶液铸膜,膜体较薄,结构柔软,通常自带保护衬层(如透明PET膜或白色纸背衬),使用前务必先剥离保护膜


🔧 推荐预处理流程

步骤 1:去除表面杂质

  • 将膜裁切至所需尺寸后,放入60~80℃的去离子水中浸泡30分钟

  • 此过程有助于溶解膜表残留溶剂、清洁表面微颗粒。

步骤 2:质子化处理

  • 将膜转入3~5 wt.% 稀硫酸(H₂SO₄)或硝酸(HNO₃)溶液中;

  • 70~80℃下加热浸泡30分钟

  • 用以激活磺酸官能团,使膜处于 H⁺型,增强质子传导能力。

步骤 3:中和清洗

  • 从酸液中取出膜后,用去离子水反复冲洗,直至洗液 pH 接近中性(约7);

  • 可在80℃去离子水中再煮30分钟以彻底去除残酸。

💡 小贴士

  • 处理过程请使用高纯去离子水(>18 MΩ·cm);

  • 不建议使用强氧化剂(如H₂O₂)对NR膜进行处理,以防结构降解;

  • 若膜已开封但未立即使用,预处理后可将膜浸泡在纯水中密封冷藏(4~8℃)保存,最迟一周内使用完毕。


2️⃣ Nafion™ 膜是否适用于热压制备 MEA?

✅ 适用,但建议根据膜型号调整热压参数,避免破膜或脱层:

型号热压温度(℃)压力(MPa)时间(秒)
NR211120 ~ 1353.0 ~ 5.0120 ~ 180
NR212130 ~ 1403.0 ~ 5.0150 ~ 200
N115130 ~ 1453.0 ~ 5.0150 ~ 180
N117135 ~ 1503.0 ~ 5.0180 ~ 240

3️⃣ Nafion™ 膜在电解水中寿命多久?

  • 一般使用寿命为 2000 ~ 10000 小时

  • 推荐使用温度:60~80°C

  • 应避免接触强还原剂/强氧化剂

  • 定期检查膜色变、起泡、脱层等老化迹象


4️⃣ 膜体能重复使用吗?

  • 可清洗后重复使用,但导电性能与机械性能会有所下降

  • 膜体若发黄或变脆,应更换新膜


5️⃣ 如何储存未使用膜?

  • 建议放入干燥器或密封袋中,避光防潮

  • 已活化膜应浸泡于去离子水,冷藏保存(4~8°C)

  • 禁止冷冻或暴露在空气中长时间干燥


支持定制尺寸、批量采购,提供 COA 与质检报告

📍 更多资料请访问:
科学材料站 SCI Materials Hub
🌐 www.scimaterials.cn

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