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          熱壓機:質子交換膜燃料電池膜電極的結構優化
          2021.10.29

              膜電極(membrane electrode assembly,MEA)是質子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的核心部件,為PEMFC提供了多相物質傳遞的微通道和電化學反應場所。為了實現燃料電池商業化目標,需要制備高功率密度、低Pt載量、耐久性好的MEA。在MEA中除了催化劑以外,各功能層結構、層與層之間的界面都對MEA的性能具有重要影響。

              傳統方法(CCS法和CCM法)制備的MEA在結構上有很多缺陷,明顯制約了Pt的利用率和系統傳質能力。通過優化各功能層結構消除缺陷,將有利于進一步提升PEMFC綜合性能。本文從傳統MEA結構存在的問題出發,梳理了近年來關于催化層、質子交換膜和氣體擴散層結構優化方面的文獻,歸納總結了各先進結構的制備方法、構效關系以及優缺點,對未來高性能、低成本和長壽命的MEA的開發具有指導意義。

              膜電極(MEA)是質子交換膜燃料電池的核心部件,為PEMFC提供了多相物質傳遞的微通道和電化學反應場所,其性能的好壞直接決定PEMFC性能的好壞。美國能源部(DOE)提出2020年車用MEA技術指標是:成本小于$14/kW;耐久性要達5000h;額定功率下功率密度達到1W/cm2[4]。按此要求,貴金屬Pt的總用量應小于0.125mg/cm2,0.9V時電流密度應達到0.44A/mgPt[4]。

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