质子交换膜燃料电池膜电极的结构优化

论文摘要

膜电极(membrane electrode assembly,MEA)是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的核心部件,为PEMFC提供了多相物质传递的微通道和电化学反应场所。为了实现燃料电池商业化目标,需要制备高功率密度、低Pt载量、耐久性好的MEA。在MEA中除了催化剂以外,各功能层结构、层与层之间的界面都对MEA的性能具有重要影响。传统方法(CCS法和CCM法)制备的MEA在结构上有很多缺陷,明显制约了Pt的利用率和系统传质能力。通过优化各功能层结构消除缺陷,将有利于进一步提升PEMFC综合性能。本文从传统MEA结构存在的问题出发,梳理了近年来关于催化层、质子交换膜和气体扩散层结构优化方面的文献,归纳总结了各先进结构的制备方法、构效关系以及优缺点,对未来高性能、低成本和长寿命的MEA的开发具有指导意义。

论文目录

• 1 传统MEA的制备方法
•   1.1 转印法 （decal transfer method）
•   1.2 电化学沉积法 （electrodeposition method）
•   1.3 超声喷涂法 （ultrasonic spray method）
• 2 MEA制备方法改进
•   2.1 CL结构改进
•     2.1.1 CL梯度化结构
•     2.1.2 CL有序化
•     2.1.3 图案催化层 （pattern catalyst layer, PCL）
•   2.2 PEM结构改进
•     2.2.1 图案膜
•     2.2.2 多孔膜
•     2.2.3 直接沉积膜
•   2.3 GDL结构改进
• 3 结束语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王倩倩,郑俊生,裴冯来,戴宁宁,郑剑平

关键词: 质子交换膜燃料电池,膜电极制备,结构优化,膜电极性能

来源: 材料工程 2019年04期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 无机化工,电力工业

单位: 同济大学汽车学院新能源汽车工程中心,佛罗里达州立大学电气与计算机工程系

基金: 中国石油科技创新基金项目(2016D-5007-0501),上海市科学技术委员会科研计划项目(16DZ2290300,17DZ1200403)

分类号: TM911.4

页码: 1-14

总页数: 14

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