Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) are highly efficient, environmentally friendly, lightweight, and generate minimal noise, making them suitable for portable and transportation energy conversion applications. The most commonly used proton exchange membranes (PEMs) in PEMFCs are perfluorosulfonic acid (PFSA) membranes, with the Nafion membrane being a notable example that currently dominates the market. However, Nafion membranes have limitations, including low conductivity under anhydrous conditions, high manufacturing costs, and performance degradation at high temperatures. To address these limitations, extensive research has been conducted to improve Nafion's performance through the incorporation of organic and inorganic additives. In this review, we summarize the characteristics related to mechanical, chemical, and thermal properties, as well as proton conductivity, observed in Nafion-based composite membranes incorporating various nanoparticle additives.

양성자 교환 분리막 연료 전지(PEMFCs)는 높은 효율성, 환경친화적, 경량성과 더불어 소음이 적어 휴대용, 운송용으로 적절한 에너지 변환 장치이다. PEMFC에 가장 많이 사용되는 양성자 교환 분리막(PEMs)은 과불소계 술폰산 분리막(PFSA)이다. 그 예로 대표적으로 알려진 Nafion 분리막은 현재 시장에서 지배적이지만 무수 조건에서 낮은 전도도, 높은 제조 비용 및 고온 조건에서의 성능 저하 등 일부 한계로 인해 유기 및 무기 첨가제를 통해 한계점을 극복하려는 연구들이 많이 진행되고 있다. 본 총설에서는 다양한 나노입자 첨가제를 첨가한 나피온 기반의 복합 분리막에서 보여주는 기계적, 화학적, 열적, 양성자 전도도에 대한 특성들을 요약 정리하였다.

Keywords: proton exchange membrane, fuel cell, filler, Nafion, nanoparticle.