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MEA膜電極:燃料電池膜電極組件的未來發展方向

MEA膜電極:燃料電池膜電極組件的未來發展方向

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【摘要】:
燃料電池中的膜電極主要包括質子交換膜、催化劑和氣體擴散層(GDL)(用CCM法制備),有時根據GDL負載的催化劑不能將GDL歸為膜電極。本文綜述了各膜電極組件的研發進展及國內外研究單位。

燃料電池中的膜電極主要包括質子交換膜、催化劑和氣體擴散層(GDL)(用CCM法制備),有時根據GDL負載的催化劑不能將GDL歸為膜電極。本文綜述了各膜電極組件的研發進展及國內外研究單位。在氫燃料電池產業鏈的上游技術中,除了制氫、儲氫、運輸和加氫外,還包括電解質膜、催化劑、雙極板、氣體擴散層、空氣壓縮機、水泵、氫泵等燃料電池的關鍵材料和部件。MEA膜電極

MEA膜電極:燃料電池膜電極組件的未來發展方向

質子交換膜是燃料電池的核心部件和關鍵材料。它的作用是只讓陽極失去電子的氫離子(質子)通過陰極,但阻止電子、氫分子、水分子等通過。MEA膜電極

從通過,所以它需要以下特性:(1)高導電性(高選擇性離子傳導代替電子傳導);(2)良好的化學穩定性(耐酸堿性和氧化還原能力);(3)熱穩定性好;(4)良好的力學性能(如強度、柔韌性);(5)反應氣體透氣性低,水的電滲系數小;(6)機械加工性好,價格合適。MEA膜電極

質子交換膜是質子交換膜燃料電池(PEMFC)的核心部件,全氟磺酸膜是其主要組成部分。目前,本地化進程正在加快。全氟磺酸膜具有機械強度高、化學穩定性好、高濕度下電導率高的優點,但也有一些缺點:溫度升高時質子電導率變差,高溫下容易發生化學降解,單體合成困難,成本高。因此,各種機構也在研究其他類型的膜,包括復合膜、高溫膜和堿性膜。MEA膜電極

目前質子交換膜的主流趨勢是全氟磺酸增強復合膜,逐漸趨向于更薄,從幾十微米到十幾微米,降低質子轉移的歐姆極化達到更高的性能。開發低鉑、高反應效率的CCM催化薄膜電極是質子交換膜燃料電池發展的一個重要技術方向。MEA膜電極


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