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质子交换膜燃料电池(PEMFC，Proton Exchange Membrane Fuel Cell)是以水环境和低温条件下的一种新型可再生能源的电池。它是基于固态电解质制备的，并具有高效率、可持续供电、低碳排放等优点，目前已在汽车、家具和航空等领域得到广泛应用。由基本结构可知，质子交换膜燃料电池由正极，质子交换膜(PEM)，负极和电解液组成，其中质子交换膜是PEMFC的关键元件。

首先，质子交换膜燃料电池的正极由一种称为水敏性活性物质（PAH）的有机催化剂和一层层的杂质金属（Pt）薄膜组成，这些有机物质和金属物质能够将氢气分解成氢气质子，从而形成氢质子。有机物质担任着催化反应的作用，金属物质充当通道和载体。

其次，质子交换膜燃料电池(PEMFC)的质子交换膜(PEM)也称为离子液体，它的本质是一种由高分子材料组成的非晶态物质，具有高的热“原子”迁移率、低的渗透能力、强的催化作用等特性。这种离子液体由聚合物和一些带正电荷的离子组成，使其具有很强的电荷屏蔽能力。PEM的一大优点是热特性十分稳定，允许PEMFC在常温下工作，不用加热成本，这使PEMFC比使用液体质子模块的其它电化学燃料电池更容易比使用液体质子模块的其它电化学燃料电池更容易操作。

最后，质子交换膜燃料电池的负极主要由一层氧气开关膜组成，它的作用是介绍所需的氧气和分解后的氢气质子，使用适当的催化剂，如钛酸盐，氧气和氢气质子在负极上形成水和电能。

最后，质子交换膜燃料电池还必须有一种等集成度的电解液，可以保证氢气质子和氧气质子之间的交换，使负极和正极之间的电池反应更加平衡，可以产生持续的电流。总而言之，质子交换膜燃料电池技术是一种高度发达的电化学技术，其应用性很强，可以满足不同领域的不同需求，可以有效的利用今天的稀有原材料提供持续的能源，减少化石燃料的使用，可以减少空气污染等。