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| 标准编号 | GB/T 45332-2025 (GB/T45332-2025) | | 中文名称 | 电解水制氢用质子交换膜 | | 英文名称 | Proton exchange membrane for hydrogen production via water electrolysis | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | G33 | | 国际标准分类 | 83.140.10 | | 字数估计 | 22,231 | | 发布日期 | 2025-02-28 | | 实施日期 | 2025-09-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 45332-2025: 电解水制氢用质子交换膜
中华人民共和国国家标准
ICS 83.140.10CCS G 33
电解水制氢用质子交换膜
2025⁃02⁃28 发布
2025⁃09⁃01 实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言·····Ⅲ
1 范围·····1
2 规范性引用文件····1
3 术语和定义·····1
4 分类与标记·····2
5 技术要求····2
5.1 外观····2
5.2 厚度极限偏差和厚度平均偏差···2
5.3 性能指标·····2
6 试验方法····3
6.1 试样状态调节···3
6.2 外观····3
6.3 厚度极限偏差和厚度平均偏差···3
6.4 拉伸强度、断裂拉伸应变和弹性模量···4
6.5 溶胀率·····5
6.6 穿刺强度·····6
6.7 平面质子传导率····7
6.8 法向质子传导率····10
6.9 氢气透过率·····11
7 检验规则····11
7.1 检验分类····11
7.2 组批规则····12
7.3 出厂检验····12
7.4 型式检验····12
8 标志、包装、运输和贮存····13
8.1 标志·····13
8.2 包装·····13
8.3 运输·····13
8.4 贮存·····13
参考文献·····14
前言
本文件按照 GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规
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本文件主要起草人：张永明、邹业成、解旭阳、曹朋飞、任航星、李朝晖、任俊、张春荣、马东生、杨大伟、
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刘洋、彭玉梅、陈思思。
电解水制氢用质子交换膜
1 范围
本文件规定了电解水制氢用质子交换膜的分类与标记、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、
包装、运输和贮存。
本文件适用于质子交换膜电解水制氢系统用质子交换膜的科研、生产、使用和管理。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文
件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于
本文件。
GB/T 191 包装储运图示标志
GB/T 6682-2008 分析实验室用水规格和试验方法
GB/T 20042.3-2022 质子交换膜燃料电池 第 3 部分：质子交换膜测试方法
GB/T 36363-2018 锂离子电池用聚烯烃隔膜
3 术语和定义
GB/T 20042.3-2022 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
质子交换膜 proton exchange membrane；PEM
以质子为导电电荷的聚合物电解质膜。
[来源：GB/T 20042.1-2017，2.1.9]
3.2
电解水制氢用质子交换膜 proton exchange membrane for hydrogen production via water elec⁃
trolysis
电解水制取氢气过程中，在电解槽内仅传导质子并隔离氢气和氧气的固体聚合物电解质。
3.3
溶胀率 swelling rate
在给定条件下，相对于干膜，经溶液浸润后的膜在横向、纵向和厚度方向的尺寸变化。
注 1： 横向、纵向和厚度方向的尺寸变化，分别记为TD、MD和 Z方向溶胀率。
注 2： 溶胀率以百分数表示。
[来源：GB/T 20042.3-2022，3.10，有修改]
3.4
质子传导率 proton conductivity
膜传导质子的能力，是电阻率的倒数。
注 1： 质子传导率是衡量膜的质子导通能力的一项电化学指标，它反映了质子在膜内迁移能力的大小。
注 2： 质子传导率的单位为西门子每厘米（S/cm）。
[来源：GB/T 20042.3-2022，3.1]
3.5
穿刺强度 puncture strength
穿刺针垂直穿透单位厚度的膜试样时所需的最大力。
3.6
氢气透过率 hydrogen permeation rate
在恒定温度和单位压力差下，稳定透过时，单位时间内透过试样单位面积的氢气气体的体积。
注： 氢气透过率用标准温度和压力下的体积值表示，单位为立方厘米每平方米天帕[cm3/（m2 · d · Pa）]。
4 分类与标记
电解水制氢用质子交换膜按是否含有增强材料分为以下两类。
--非增强膜，根据标称厚度分为：
● Ⅰ类：50 μm~130 μm；
● Ⅱ类： >130 μm~170 μm；
● Ⅲ类： >170 μm。
--增强膜：50 μm~100 μm。
5 技术要求
5.1 外观
电解水制氢用质子交换膜表面应平整，应无肉眼可见的压痕、划痕、杂质、针孔和明显色差。
5.2 厚度极限偏差和厚度平均偏差
电解水制氢用质子交换膜厚度极限偏差和厚度平均偏差应符合表 1 的规定。
表 1 厚度极限偏差和厚度平均偏差要求
项目
厚度极限偏差/μm
厚度平均偏差/μm
非增强膜
Ⅰ类
±5
±3
Ⅱ类
±10
±5
Ⅲ类
±10
±5
增强膜
±5
±3
5.3 性能指标
电解水制氢用质子交换膜性能指标应符合表 2 的规定。
表 2 性能指标要求
拉伸强度/MPa
横向（TD）
纵向（MD）
≥25.0
≥25.0
≥30.0
≥30.0
项目
非增强膜
Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类
增强膜
断裂拉伸应变/%
弹性模量/MPa
溶胀率/%
穿刺强度/（N/μm）
平面质子传导率/（S/cm）
法向质子传导率/（S/cm）
氢气透过率/［cm3/（m2 · d · Pa）］
横向（TD）
纵向（MD）
横向（TD）
纵向（MD）
横向（TD）
纵向（MD）
厚度方向（Z）
≥200.0
≥200.0
≥180.0
≥180.0
≤25.0
≤25.0
≤25.0
≥0.05
≥0.08
≥0.08
≤0.08 ≤0.05 ≤0.03
≥150.0
≥150.0
≥240.0
≥240.0
≤15.0
≤15.0
≤15.0
≥0.04
≥0.08
≥0.08
≤0.10
表 2 性能指标要求 (续)
项目
非增强膜
Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类
增强膜
6 试验方法
6.1 试样状态调节
试样应在温度为（23±2）℃，相对湿度为（50±5）%条件下放置不少于 12 h。
6.2 外观
在照度不低于 400 lx 的日光灯下目视检查。
6.3 厚度极限偏差和厚度平均偏差
6.3.1 试验仪器
测厚仪，精度不低于 1 μm，测试头施加在样品表面压强应不低于 0.7 N/cm2且不高于 2.0 N/cm2。
6.3.2 样品制备
距膜片边缘位置不小于 1 cm 处取样，试样应无折皱、缺陷和破损：
--试样为正方形或圆形，有效面积不小于 100 cm2；
--选取 3 个试样。
6.3.3 试验步骤
将 6.3.2 中的 3 个试样置于温度为（23±2）℃，相对湿度为（50±5）%的实验室环境中进行测试，厚
度测量的步骤如下：
a） 取 1 个试样，在距离试样边缘大于 5 mm 处开始选择测试点；
b） 校准测厚仪的零点后，将测厚仪的测试头平缓放下，记录该点的厚度 di；
c） 测量后将试样从测厚仪测量台上取下来，然后重新检查测厚仪的零点；
d） 单个试样选择 10 个均匀分布的测试点；
e） 取另外 2 个试样，重复 a）~d）步骤。
6.3.4 数据处理
6.3.4.1 厚度极限偏差
厚度极限偏差分为上极限偏差和下极限偏差，厚度上极限偏差按公式（1）计算：
∆dmax = dmax - d 0 （1）
式中：
∆dmax--厚度上极限偏差，单位为微米（μm）；
dmax --3 个试样所有测试点中的厚度最大值，单位为微米（μm）；
d0 --膜标称厚度，单位为微米（μm）。
厚度下极限偏差按公式（2）计算：
∆dmin = dmin - d 0 （2）
式中：
∆dmin--厚度下极限偏差，单位为微米（μm）；
dmin --3 个试样所有测试点中的厚度最小值，单位为微米（μm）；
d0 --膜标称厚度，单位为微米（μm）。
6.3.4.2 平均厚度
平均厚度按公式（3）计算：
-d =
i= 1
di
n （3）
式中：-d --平均厚度，单位为微米（μm）；
di--第 i个测试点厚度值，单位为微米（μm）；
n --3个试样所有测试点数。
平均厚度计算结果修约到个数位。
6.3.4.3 厚度平均偏差
厚度平均偏差按公式（4）计算：
Δ -d = -d - d 0 （4）
式中：
Δ -d--厚度平均偏差，单位为微米（μm）；-d --平均厚度，单位为微米（μm）；
d 0 --膜标称厚度，单位为微米（μm）。
6.4 拉伸强度、断裂拉伸应变和弹性模量
按照 GB/T 20042.3-2022 中第 8 章规定的方法测试拉伸强度、断裂拉伸应变和弹性模量。其中
测定拉伸强度和断裂拉伸应变时的拉伸速度为 50 mm/min，计算结果修约到 1 位小数。
6.5 溶胀率
6.5.1 试验仪器
试验仪器如下：
--测厚仪，精度不低于 1 μm，测试头施加在样品表面的压强应不低于 0.7 N/cm2且不高于 2.0 N/cm2；
--游标卡尺，精度不低于 0.02 mm；
--恒温水浴锅，温度控制精度为 0.5 ℃。
6.5.2 试验试剂
试验试剂如下：
--硫酸，分析纯，质量分数不小于 98%；
--测试用水，应符合 GB/T 6682-2008 中分析实验室用水的三级水指标要求。
6.5.3 样品制备
样品制备如下：
--长边平行于膜卷轴方向，截取 40.00 mm×20.00 mm 的矩形样条作为溶胀率的横向试样；
--长边垂直于膜卷轴方向，截取 40.00 mm×20.00 mm 的矩形样条作为溶胀率的纵向试样；
--每个方向试样数量为 3 个，应无折皱、缺陷和破损。
6.5.4 试验步骤
试样步骤如下：
a） 从 6.5.3 中取出 3 个横向试样和 3 个纵向试样，用游标卡尺分别测量横向和纵向试样的初始
长度，分别记为 LTD，01、LTD，02、LTD，03、LMD，01、LMD，02、LMD，03；用测厚仪测试 6 个试样的厚度，计算
出平均值作为试样初始平均厚度，记为-d 0；
b） 将 6 个试样放入温度为（80±2）℃的 0.5 mol/L 硫酸溶液中至少 2 h；
c） 将 6 个试样用（23±2）℃的测试用水反复冲洗至淋洗液 pH 为中性；
d） 将 6 个试样放入温度为（80±2）℃的恒温水浴中至少 2 h；
e） 将 3 个横向试样平稳地从恒温水浴中取出，平铺于测量平台，并迅速测量每个试样的长度，分
别记为 LTD，11、LTD，12、LTD，13；
f） 将 3 个纵向试样平稳地从恒温水浴中取出，平铺于测量平台，并迅速测量每个试样的长度，分
别记为 LMD，11、LMD，12、LMD，13；
g） 用测厚仪分别测试 e）、f）步骤中的 6 个试样厚度，计算出平均值作为试样浸泡后平均厚度，
记为-d 1。
6.5.5 数据处理
6.5.5.1 横向溶胀率
横向溶胀率按公式（5）计算：
∆LTD = ()LTD,11 - LTD,01/LTD,01 + ()LTD,12 - LTD,02/LTD,02 + ()LTD,13 - LTD,03/LTD,033 × 100（5）
式中：
∆LTD --横向溶胀率，%；
LTD， 11，LTD， 12，LTD， 13--3 个横向试样浸泡后长度，单位为毫米（mm）；
LTD， 01，LTD， 02，LTD， 03--3 个横向试样初始长度，单位为毫米（mm）。
横向溶胀率计算结果修约到 1 位小数。
6.5.5.2 纵向溶胀率
纵向溶胀率按公式（6）计算：
∆LMD = ()LMD,11 - LMD,01/LMD,01 +/()LMD,12 - LMD,02/LMD,02 + ()LMD,13 - LMD,03/LMD,033 × 100（6）
式中：
∆LMD --纵向溶胀率，%；
LMD，11，LMD，12，LMD，13 --3 个纵向试样浸泡后长度，单位为毫米（mm）；
LMD，01，LMD，02，LMD，03 --3 个纵向试样初始长度，单位为毫米（mm）。
纵向溶胀率计算结果修约到 1 位小数。
6.5.5.3 厚度方向溶胀率
厚度方向溶胀率按公式（7）计算：
∆d =
-d 1 --d 0-d 0 × 100 （7）
式中：
∆d--厚度方向溶胀率，%；-d 1 --试样浸泡后平均厚度，单位为微米（μm）；-d 0 --试样初始平均厚度，单位为微米（μm）。
厚度方向溶胀率计算结果修约到 1 位小数。
6.6 穿刺强度
6.6.1 试验仪器
试验仪器如下：
--拉伸试验机，力传感器量程最大为 100.00 N；
--测厚仪，精度不低于 1 μm，测试头施加在样品表面的压强应不低于 0.7 N/cm2且不高于 2.0 N/cm2；
--钢直尺，精度不低于 1 mm；
--穿刺强度试验装置，应符合 GB/T 36363-2018 中 6.5.3.1。
6.6.2 试验试剂
试验试剂如下：
--双氧水，分析纯，质量分数为 3%；
--硫酸，分析纯，质量分数不小于 98%；
--测试用水，应符合 GB/T 6682-2008 中分析实验室用水的三级水指标要求。
6.6.3 样品制备
样品制备如下：
a） 在距离膜卷边缘大于 5 mm 处，用钢直尺截取尺寸为 100 mm×100 mm 的膜片作为 1 个试
样，共截取 3 个试样；
b） 将试样在温度为（80±2）℃、质量分数为 3% 的双氧水中浸泡处理 30 min，然后取出试样，用
测试用水漂洗 3 次；
c） 将试样放入温度为（80±2）℃的 0.5 mol/L 硫酸溶液中，浸泡处理 30 min，取出试样，用测试用
水漂洗 3 次；
d） 将试样放入温度为（80±2）℃的测试用水中浸洗，每隔 30 min 更换新鲜的测试用水直至洗至
pH 大于 6.0；
e） 将处理好的试样浸泡在 25 ℃的测试用水中备用。
6.6.4 试验步骤
按照 GB/T 36363-2018 中 6.5.3.2 规定的方法测试。
6.6.5 数据处理
按照 GB/T 36363-2018 中 6.5.3.2 的要求计算，取 3 个试样穿刺强度的平均值作为样品的穿刺
强度。穿刺强度计算结果修约到 2 位小数。
6.7 平面质子传导率
6.7.1 试验仪器
试样仪器如下：
--测厚仪，精度不低于 1 μm，测试头施加在样品表面的压强应不低于 0.7 N/cm2且不高于 2.0 N/cm2；
--游标卡尺，精度不低于 0.02 mm；
--扭矩扳手，扭矩范围为 0.25 N·m~10.00 N·m；
--恒温水浴锅，量程为 25 ℃~100 ℃，精度为 0.5 ℃；
--电化学工作站，阻抗频率范围为 1 Hz~4×106 Hz，电位精度为 0.05 mV；
--平面质子传导率测试系统，见图 1；
--平面质子传导率测试装置，见图 2。
标引序号和符号说明：
1 --平面质子传导率测试装置；
2 --玻璃烧杯；
3 --恒温水浴锅；
4 --电化学工作站；
A--电流；
V--电压。
图 1 平面质子传导率测试系统示意图
标引序号和符号说明：
1--聚砜绝缘框；
2--螺杆；
3--平衡开放区；
4--膜样品；
5--镀金薄片电极；
6--电极导线；
a--两镀金薄片电极内边缘间距；
b--试样的有效宽度。
图 2 平面质子传导率测试装置示意图
6.7.2 试验试剂
试验试剂如下：
--双氧水，分析纯，质量分数为 3%；
--硫酸，分析纯，质量分数不小于 98%；
--测试用水，25 ℃下的电阻率不低于 18.2 MΩ·cm。
6.7.3 样品制备
样品制备步骤如下：
a） 在距离膜卷边缘大于 5 mm 处，使用游标卡尺截取尺寸不小于 20.00 mm×20.00 mm 的膜片
作为 1 个试样，共截取 3 个试样；
b） 同 6.6.3 中的 b）；
c） 同 6.6.3 中的 c）；
d） 同 6.6.3 中的 d）；
e） 同 6.6.3 中的 e）。
6.7.4 试验步骤
试验步骤如下：
a） 取出 6.7.3 中的 1 个试样，放入温度为 80 ℃恒温水浴中，保持 20 min 后取出该试样，用游标卡
尺量取该试样的宽度，作为计算平面质子传导率的试样的有效宽度 b。用测厚仪测试该试样
的厚度，取 3 个测试点，以 3 个测试点厚度的平均值作为该试样的平均厚度 -d；
b） 将步骤 a）中的 1 个试样固定在平面质子传导率测试装置中，并用扭矩扳手以 3.00 N·m 的扭
矩将螺栓拧紧，测试装置中间正方形孔的边长即为两电极内边缘间距 a。将测试装置放入盛
有测试用水的玻璃烧杯中，将玻璃烧杯放入恒温水浴内，将测试装置两电极连接线与电化学
工作站的电极导线连接；
c） 打开恒温水浴锅开关，设定水浴温度为 80 ℃；
d） 开启电化学工作站，待水浴温度升至 80 ℃，保持不少于 30 min后，在阻抗频率范围为 1 Hz~4×
106 Hz、扰动电压为 10 mV 条件下，用电化学工作站测得试样的交流阻抗谱图，从谱线的高频
部分与实轴的交点读取试样的阻抗值 R；
e） 取出 6.7.3 中剩余的 2 个试样，重复 a）~ d）步骤。
6.7.5 数据处理
平面质子传导率按公式（8）计算：
σ平 = aR × b × -d （8）
式中：
σ 平--平面质子传导率，单位为西门子每厘米（S/cm）；
a --两电极内边缘间距，单位为厘米（cm）；
R --试样的阻抗值，单位为欧（Ω）；
b --试样的有效宽度，单位为厘米（cm）；-d --试样的平均厚度，单位为厘米（cm）。
取 3 个试样平面质子传导率的平均值作为样品的平面质子传导率。平面质子传导率计算结果修
约到 2 位小数。
6.8 法向质子传导率
6.8.1 试验仪器
试验仪器如下：
--测厚仪，精度不低于 1 μm，测试头施加在样品表面的压强应不低于 0.7 N/cm2且不高于 2.0 N/cm2；
--游标卡尺，精度不低于 0.02 mm；
--电化学工作站，阻抗频率范围为 1 Hz~4×106 Hz，电位精度为 0.05 mV；
--数显扭矩表，扭矩范围为 0.001 N·m~10.000 N·m；
--温度湿度显示表，温度显示范围为 0 ℃~200 ℃，相对湿度显示范围为 20%~100%；
--法向质子传导率测试系统，见图 3。
标引序号说明：
1 --电化学工作站；
2 --测试腔；
3 --上夹具；
4 --试样；
5 --下夹具；
6 --数显扭矩表；
7 --温度湿度显示表；
8 --气体流量控制阀；
9 --干、湿气体混合腔；
10--加湿罐；
11--空气或氮气钢瓶。
图 3 法向质子传导率测试系统示意图
6.8.2 试验试剂
试验试剂如下：
--双氧水，分析纯，质量分数为 3%；
--硫酸，分析纯，质量分数不小于 98%；
--测试用水，25 ℃下的电阻率不低于 18.2 MΩ·cm；
--乙醇，分析纯，质量分数不小于 99.7%。
6.8.3 样品制备
样品制备如下：
a） 在距离膜卷边缘大于 5 mm 处，用游标卡尺截取尺寸为 30.00 mm×10.00 mm 的膜片作为
1 个试样，共截取 3 个试样，用游标卡尺量取该试样的长度和宽度，试样的有效测试面积 A 为
3.000 cm×1.000 cm；
b） 同 6.6.3 中的 b）；
c） 同 6.6.3 中的 c）；
d） 同 6.6.3 中的 d）；
e） 同 6.6.3 中的 e）。
6.8.4 试验步骤
试验步骤如下：
a） 取出 6.8.3 中的 1 个试样，用测厚仪测试该试样的厚度，取 3 个测试点，以 3 个测试点厚度的
平均值作为该试样的平均厚度 -d；
b） 用乙醇清洗测试夹具（上、下）电极表面，在电极表面涂敷导电漆并分别与碳纸粘合；
c） 将试样夹在上、下夹具中间，调节数显扭矩表至扭矩为 3.000 N·m，将上、下夹具拧紧；
d） 将夹具装入测试腔内，将夹具两电极连线与电化学工作站电极导线连接；
e） 打开加湿罐开关，开启空气或氮气阀门，设定测试系统温度为 80 ℃、相对湿度为 100%；
f） 开启电化学工作站，调节气体流量控制阀，待温度湿度显示表达到温度为 80 ℃和相对湿度为
100% 后，保持不少于 30 min，在阻抗频率范围为 1 Hz ~4×106 Hz、扰动电压为 10 mV 条件
下，用电化学工作站测得试样的交流阻抗谱图，从谱线的高频部分与实轴的交点读取试样的
阻抗值 R；
g） 取出 6.8.3 中剩余 2 个试样，重复 a）~f）步骤。
6.8.5 数据处理
法向质子传导率按公式（9）计算：
σ法 =
R × A （9）
式中：
σ 法--法向质子传导率，单位为西门子每厘米（S/cm）；-d --试样的平均厚度，单位为厘米（cm）；
R --试样的阻抗值，单位为欧（Ω）；
A --试样的有效测试面积，单位为平方厘米（cm2）。
取 3 个试样法向质子传导率的平均值作为样品的法向质子传导率。法向质子传导率计算结果修
约到 2 位小数。
6.9 氢气透过率
按照 GB/T 20042.3-2022 中第 7 章规定的方法测试。氢气透过率计算结果修约到 2 位小数。
7 检验规则
7.1 检验分类
产品检验分为出厂检验和型式检验。
7.2 组批规则
以相同原料、同一工艺条件、同一设备连续生产的相同规格的产品为一批。
7.3 出厂检验
7.3.1 检验项目和抽样方案
出厂检验项目和抽样方案应按表 3 的规定执行。
表 3 检验项目和抽样方案
序号
注： “√”为必做项目，“-”表示不必做项目。
检验项目
外观
厚度极限偏差
厚度平均偏差
拉伸强度
断裂拉伸应变
弹性模量
溶胀率
穿刺强度
平面质子传导率
法向质子传导率
氢气透过率
出厂检验
型式检验
技术要求章条号
5.1
5.2
5.2
5.3
5.3
5.3
5.3
5.3
5.3
试验方法章条号
6.2
6.3
6.3
6.4
6.4
6.4
6.5
6.6
6.7
抽样方案
每批首卷
每批首卷
每批首卷
每批首卷
每批首卷
每批首卷
每批首卷
每批首卷
每批首卷
每批首卷
每批首卷
7.3.2 判定规则
全部检验项目合格，判定该批产品合格。如有一项不符合本文件要求时，则应重新在该批次剩余
产品中抽取双倍数量的样本对不合格项进行复检，复检结果如符合本文件要求则判定该批产品合格，
复检结果若仍不符合本文件要求则判定该批产品不合格。
7......
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