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MEA膜电极:燃料电池膜电极组件的未来发展方向

MEA膜电极:燃料电池膜电极组件的未来发展方向

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【摘要】:
燃料电池中的膜电极主要包括质子交换膜、催化剂和气体扩散层(GDL)(用CCM法制备),有时根据GDL负载的催化剂不能将GDL归为膜电极。本文综述了各膜电极组件的研发进展及国内外研究单位。

燃料电池中的膜电极主要包括质子交换膜、催化剂和气体扩散层(GDL)(用CCM法制备),有时根据GDL负载的催化剂不能将GDL归为膜电极。本文综述了各膜电极组件的研发进展及国内外研究单位。在氢燃料电池产业链的上游技术中,除了制氢、储氢、运输和加氢外,还包括电解质膜、催化剂、双极板、气体扩散层、空气压缩机、水泵、氢泵等燃料电池的关键材料和部件。MEA膜电极

MEA膜电极:燃料电池膜电极组件的未来发展方向

质子交换膜是燃料电池的核心部件和关键材料。它的作用是只让阳极失去电子的氢离子(质子)通过阴极,但阻止电子、氢分子、水分子等通过。MEA膜电极

从通过,所以它需要以下特性:(1)高导电性(高选择性离子传导代替电子传导);(2)良好的化学稳定性(耐酸碱性和氧化还原能力);(3)热稳定性好;(4)良好的力学性能(如强度、柔韧性);(5)反应气体透气性低,水的电渗系数小;(6)机械加工性好,价格合适。MEA膜电极

质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件,全氟磺酸膜是其主要组成部分。目前,本地化进程正在加快。全氟磺酸膜具有机械强度高、化学稳定性好、高湿度下电导率高的优点,但也有一些缺点:温度升高时质子电导率变差,高温下容易发生化学降解,单体合成困难,成本高。因此,各种机构也在研究其他类型的膜,包括复合膜、高温膜和碱性膜。MEA膜电极

目前质子交换膜的主流趋势是全氟磺酸增强复合膜,逐渐趋向于更薄,从几十微米到十几微米,降低质子转移的欧姆极化达到更高的性能。开发低铂、高反应效率的CCM催化薄膜电极是质子交换膜燃料电池发展的一个重要技术方向。MEA膜电极