資源描述：
《質子交換膜燃料電池膜電極綜述.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、船電技術I綜述V01．35No．62015．6質子交換膜燃料電池膜電極綜述夏豐杰，葉東浩(武漢船用電力推進裝置研究所，湖北武漢，430064)摘要：膜電極是質子交換膜燃料電池的核心部件，決定著質子交換膜燃料電池的性能、壽命以及成本。本文著重介紹了膜電極組成、性能技術指標及技術發(fā)展現(xiàn)狀，：有序化膜電極是質予交換膜燃料電池膜電極技術發(fā)展的最具潛力方向。關鍵詞：質子交換膜燃料電池膜電極三維有序中圖分類號：TM93l文獻標識碼：A文章編號：1003。4862(2015)06—0024—04ReviewonMembraneElectrodeAssembl
2、yforProtonExchangeMembraneFuelCellXiaFengjie，YeDonghao(WuhanInstituteofMarineElectricpropulsion，Wuhan430064，China)Abstract：Membraneelectrodeassembly(MEA)isakeycomponentofprotonexchangemembrane乃elcell(PEMFC)，dominatingtheperformance，lifetimeandcostofPEMFC．Inthispaper,theoverv
3、iewoftheMEAcomponents，propertiesandcurrenttechnicalstatusisgiven．TheorderedMEAisconsideredasthemostpotentialdirectionforMEAofPEMFC．Keywords：protonexchangemembrane缸elcell(PEMFC)；membraneelectrodeassembly(MEA)：ordered燃料電池是能將儲存在氫燃料和氧化劑中的化學能通過電化學反應的方式直接轉換為電能的能量轉化裝置?。質子交換膜燃料電池(PE
4、MFC)與其它類型的燃料電池(女HAFC、MCFC、PAFC、SOFC等)相比，具有工作溫度低、啟動快、能量轉化效率高、無廢氣排放等特點，被認為是解決能源危機和環(huán)境污染的最具前景的方案之一，特別是交通運輸如汽車、船舶等方面極具應用前景[2]。豐田、奔馳、本田、通用、現(xiàn)代等汽車制造巨頭都致力于開發(fā)車用質子交換膜燃料電池技術，并制定了各自商用化時問表，其中韓國現(xiàn)代已于2013量產(chǎn)了燃料電池汽車ix35，日本豐田也于2014年12月商業(yè)化燃料電池汽車MIRAI。目前制約燃料電池技術大規(guī)模商業(yè)化應用的瓶頸是燃料電池的壽命和成本。根據(jù)美國能源部2013年
5、收稿日期：2015-01—12作者簡介：夏豐杰(1984一)，男，工程師。研究方向：燃料電池?！癋uelCellTechnicalRoadmap”報告pJ，經(jīng)燃料電池電動車的示范項目運行表明：燃料電池壽命僅為2500h，與2020年達蟄j5000h目標壽命還有較大差距。另外，由于其成本(目前成本為51$／kW，而高性能內燃機成本為5$／kW)和壽命仍然沒有達到車用商業(yè)化要求。膜電極(MembraneElectrodeAssemblies，MEA)是質子交換膜燃料電池的核心部件，是多相物質傳輸和電化學反應場所，決定著質子交換膜燃料電池的性能、壽命
6、以及成本。其中膜電極結構示意圖如圖2所示，由陰極催化層、質子交換膜及陽極催化層組成通常稱為三層膜電極(3一layerMEA)；由陰極擴散層、陰極催化層、質子交換膜、陽極催化層及陽極催化層組成通常稱為五層膜電極(5一layerMEA)；由密封層(陰極)、陰極擴散層、陰極催化層、質子交換膜、陽極催化層、陽極催化層及密封層(陽極)組成通常稱為七層膜電極(7一layerMEA)。隨著車用質子交換膜燃料電池商業(yè)化發(fā)展的需要，美國能源部于2013年“FuelCellTechnicalV01．35No．62015．6船電技術I綜述TeamRoadmap’’報
7、告‘31中提出了未來膜電極的發(fā)展技術指標，如表1所示，其中，膜電極2020年目標為：功率密度1000mW／cm2(額定功率下)，循環(huán)老化壽命5000h，成本14$／kW。膜電極要在陰極陽極性能、壽命和成本滿足商業(yè)化要求就必須做到使得陽極和陰極的鉑族元素金屬(PGM)催化劑總用量不超過0．125g／cm2膜電極。表1膜電極的技術目標圖2膜電極結構不意圖1膜電極工藝技術發(fā)展及現(xiàn)狀自質子交換膜燃料電池發(fā)展至今，膜電極技術已經(jīng)經(jīng)歷了幾輪革新。20世紀60年代美國雙子星太空計劃開發(fā)質子交換膜燃料電池用膜電極，采用鉑黑作為催化劑，當時鉑載量超過10mg／c
8、m2；在20世紀80年代以碳載鉑催化劑(Pt／C)取代鉑黑后，膜電極的鉑載量急速降低了1個數(shù)量級；90年代后隨著納米材料技術發(fā)展，采用新的膜電極制備技
