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电解质的吸放水过程决定了膜（包括催化层内的电解质）的润湿度和离子电导率，是质子交换膜燃料电池水管理中至关重要的过程。实验表明在膜吸水的过程中，吸收液态水和吸收饱和水蒸气的速率并不相同，吸收液态水的速率更高，对于最常用的电解质材料—全氟磺酸膜，当其接触水蒸气时表面呈现疏水性，但当其接触液态水时，电解质表面会变得亲水。当电解质吸收液滴后，电解质表面的亲水性会增强，使得更多的液态水被电解质所吸收；而当电解质从水蒸气中吸水，一般需要经过水蒸气在电解质疏水表面凝结，随后液态水被电解质吸收的过程。当有液态水存在时，水活度一般都会大于1.0。将干燥的膜置于湿空气中，膜吸水达到平衡状态的时间尺度一般在100～1000s，因而膜被水蒸气润湿是一个很慢的过程。实际上催化层内电解质吸放水的速率还取决于电解质内含水量与平衡态含水量的差值。