质子交换膜电解制氢膜电极制备技术研究进展

膜电极(MEA)是质子交换膜(PEM)电解堆的核心,是物质传输和电化学反应的场所,直接决定电解堆的性能、成本和寿命。综述了PEM电解制氢膜电极的制备方法,主要包括:多孔传输层表面制备催化层(PTE)、质子交换膜表面制备催化层(CCM)、有序化制备法(OME)及直接膜沉积法(DMD)。PTE工艺可避免质子膜溶胀,但对传输层孔隙结构要求较高;CCM工艺过程简单,具有良好的催化层/膜界面,但电极极化损失高、物质传输性能较低;OME工艺具有良好的导电性及物质传输通道,有助于增加三相界面;DMD工艺可改善催化层与质子膜界面,自由调节膜厚,提升膜电极的性能并降低成本。

车用燃料电池膜电极制备方法综述

膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件,为多相物质传输和电化学反应提供场所。本文梳理了膜电极的制备方法:传统膜电极制备法(GDE型膜电极制备法和CCM型膜电极制备法)和有序化膜电极制备法。其中,传统膜电极制备法包括转印法、电喷雾法、电沉积法和超声喷涂法。传统的膜电极制备方法工艺成熟、制作简单,但是存在催化剂利用率低、电极极化损失高和物质传性能差等缺点。有序化膜电极制备方法可以通过催化剂和催化剂载体的有序化,建立三维多孔结构,提高催化剂“三相反应界面”,增加膜电极内部的反应气体、水和质子的输运能力,提升膜电极的性能。同时,催化剂的有序化可以极大地提高催化剂利用率,降低膜电极的成本。