加长加宽的PEMFC电堆应力分布一致性仿真与优化 被引量：1

1

作者 张智明 黄刚强 +2 位作者 任辉 陈志浩 章桐 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期127-134,共8页

质子交换膜燃料电池可以通过扩大电堆的活性区域反应面积来获得更高的功率,但电堆反应面积扩大后,容易导致膜电极应力分布的不均匀性增加,从而引起燃料电池电化学性能的下降.为此,本研究设计了4种不同结构尺寸的燃料电池电堆,结合等效... 质子交换膜燃料电池可以通过扩大电堆的活性区域反应面积来获得更高的功率,但电堆反应面积扩大后,容易导致膜电极应力分布的不均匀性增加,从而引起燃料电池电化学性能的下降.为此,本研究设计了4种不同结构尺寸的燃料电池电堆,结合等效刚度模型法和有限元软件,分析了扩大反应面积的电堆结构对膜电极应力分布均匀性的影响,并进一步优化电堆内钢带的安装位置,以提升电堆内部接触压力分布均匀性.研究结果表明,膜电极接触压力分布的均匀性对反应区域宽度的变化较为敏感,当活性区域尺寸加宽,电堆内部活性区域的平均应力标准差增加了23.2%.而当活性区域加长,或同时加长和加宽时,相应增加一根捆扎钢带使电堆内部活性区域的平均应力标准差分别减小了8.6%和8.7%,表明适当增加捆扎钢带的数量可以提高电堆内部接触压力分布的均匀性.此外,钢带位置优化结果显示,电堆外侧钢带越靠近端板侧面时,电堆内部活性区域的应力分布越均匀. 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 钢带捆扎 电堆放大 膜电极 压力分布一致性

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PEMFC膜电极材料退化的研究进展 被引量：6

2

作者 王芳 唐浩林 +1 位作者 潘牧 袁润章 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期64-66,共3页

对质子交换膜燃料电池膜电极材料的退化行为、降解机理和影响因素进行了综述,认为膜的退化主要原因是:高分子的分解导致膜的电导率下降和膜出现小孔对反应原料渗透。催化层的退化,是由C载体的腐蚀和Pt的电迁移所致。

关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 膜电极(MEA) 退化

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造孔剂对PEMFC膜电极性能的影响 被引量：4

3

作者 田建华 刘邦卫 +2 位作者 刘翔 朱科 陈延禧 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期154-156,共3页

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的催化层中加入造孔剂以减小气体反应物的扩散传质阻力。提出了两种新型造孔剂,分别为低分解温度的NH_4HCO_3和高溶解度的(NH_4)_2SO_4。实验结果表明,加入适量的造孔剂NH_4HCO_3,可使膜电极在H2-空... 在质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的催化层中加入造孔剂以减小气体反应物的扩散传质阻力。提出了两种新型造孔剂,分别为低分解温度的NH_4HCO_3和高溶解度的(NH_4)_2SO_4。实验结果表明,加入适量的造孔剂NH_4HCO_3,可使膜电极在H2-空气条件下的输出功率获得显著提高;加入适量的造孔剂(NH_4)_2SO_4,可使膜电极大电流工作时的性能得到明显改善。环境扫描电镜(ESEM)的测试结果表明,造孔剂的加入使膜电极催化层的孔结构得到优化,更有利于传质过程的顺利进行和提高催化剂Pt的利用率。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 膜电极 造孔剂 NH4CO3 (NH4)2SO4

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PEMFC膜电极组件关键材料的回收

4

作者 徐峰 木士春 潘牧 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期329-331,共3页

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极组件(MEA)的结构及关键材料做了介绍,综述了MEA关键材料的回收方法。认为超临界流体法较好;醇分离法和浸渍分离法如能作进一步改进,也值得考虑。

关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 膜电极组件(MEA) 回收 PT

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PEMFC关键组件的研究进展 被引量：10

5

作者 梁剑莹 李永亮 沈培康 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期226-228,共3页

膜电极和双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键组件。研究和开发新型的关键组件,是PEMFC实现产业化的必要条件。介绍了PEMFC关键组件的最新进展,讨论了各种材料和结构对电池性能的影响。

关键词 质子交换膜燃料电池 质子交换膜 催化剂 双极板 膜电极

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PEMFC的自增湿膜电极结构和性能研究 被引量：2

6

作者 石肇元 田建华 +1 位作者 石劲松 单忠强 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期450-453,共4页

设计并制作了一种新结构的质子交换膜燃料电池(PEMFC)自增湿膜电极。其特点是在催化层和扩散层之间建立水管理层(WML),WML由不同质量比的炭黑和聚四氟乙烯(PTFE)组成双层结构。为了减小气体反应物的扩散传质阻力,在WML的制作过程中加入... 设计并制作了一种新结构的质子交换膜燃料电池(PEMFC)自增湿膜电极。其特点是在催化层和扩散层之间建立水管理层(WML),WML由不同质量比的炭黑和聚四氟乙烯(PTFE)组成双层结构。为了减小气体反应物的扩散传质阻力,在WML的制作过程中加入了具有高分解温度和高溶解度的(NH4)2SO4造孔剂。用单体PEMFC的电流密度-电压曲线评价了膜电极在外增湿和自增湿方式下的极化特性;用环境扫描电子显微镜(ESEM)表征了膜电极的表面形貌和孔结构。实验结果表明,所制备的膜电极具有良好的水管理能力,在较宽的电流区域内具有良好的电化学性能。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 膜电极 水管理层 自增湿

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CCM技术制备PEMFC膜电极组件 被引量：2

7

作者 周琛 廖世军 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期469-471,共3页

分两个发展方向介绍了运用Catalyst Coated Membrane(CCM)技术制备质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件——膜电极组件(MEA)的发展历史和现状,并对CCM制备技术的新发展进行了概括,认为研究更简便、更合理的CCM制作技术和实现MEA制作的... 分两个发展方向介绍了运用Catalyst Coated Membrane(CCM)技术制备质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件——膜电极组件(MEA)的发展历史和现状,并对CCM制备技术的新发展进行了概括,认为研究更简便、更合理的CCM制作技术和实现MEA制作的机械化与自动化将是未来的发展趋势。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 膜电极 CCM

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质子交换膜燃料电池膜电极铂担载量分析测定 被引量：3

8

作者 景粉宁 俞红梅 +2 位作者 侯明 明平文 衣宝廉 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期325-328,共4页

膜电极组件(Membrane electrode assembly,MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部分,其催化层的铂含量与电池的性能和成本密切相关。通过直接处理MEA的方法得到测试样品,然后用三种方法(石墨炉原子吸收光谱、电感耦合等离子体原子发... 膜电极组件(Membrane electrode assembly,MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部分,其催化层的铂含量与电池的性能和成本密切相关。通过直接处理MEA的方法得到测试样品,然后用三种方法(石墨炉原子吸收光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱和极谱分析法)分别测定其铂含量。通过对比三种方法的测试结果和理论计算值,建立了一种准确、方便的膜电极处理和铂担载量测试方法来分析、评价PEMFC的关键材料——MEA。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 膜电极(MEA) 铂担载量 分析方法

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车用燃料电池电堆关键技术研究现状 被引量：9

9

作者 章俊良 程明 +5 位作者 罗夏爽 李慧媛 罗柳轩 程晓静 闫晓晖 沈水云 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-28,共28页

“双碳”政策大大推动了氢能的发展,而燃料电池作为氢能利用的最佳方式,迎来了新一轮的研究与产业热潮,尤其是商业化较为成熟的车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)引发了众多关注。膜电极(MEA)和双极板(BPP)是PEMFC电堆的两大核心部件,决定... “双碳”政策大大推动了氢能的发展,而燃料电池作为氢能利用的最佳方式,迎来了新一轮的研究与产业热潮,尤其是商业化较为成熟的车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)引发了众多关注。膜电极(MEA)和双极板(BPP)是PEMFC电堆的两大核心部件,决定了电堆的性能和成本。水热管理和低温启动技术对于电堆性能的实现和实际应用的推广也起到了至关重要的作用。本文全面深入地阐述了车用PEMFC膜电极、双极板、水热管理、低温启动等技术对电堆性能、寿命和成本的影响规律,进一步指出各项技术的发展趋势。除此之外,车用燃料电池的商业化应用短期将围绕公共交通以及重型商用车等大型车辆开展,而乘用车对电堆的功率密度和成本提出了更高的要求。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 膜电极(MEA) 双极板(BPP) 水热管理 低温启动技术 电堆性能 电堆成本 功率密度

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开路电压工况下燃料电池膜电极耐久性研究 被引量：5

10

作者 黄豪 杨座国 +4 位作者 王亚蒙 胡鸣若 倪蕾蕾 曾乐才 季文姣 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期638-643,共6页

采用开路电压(OCV)工况研究了质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的耐久性,在OCV工况运行过程中,定期地通过极化曲线、电化学交流阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、短路电阻测试等在线测试方法对膜电极性能进行分析。当OCV工况运行结束... 采用开路电压(OCV)工况研究了质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的耐久性,在OCV工况运行过程中,定期地通过极化曲线、电化学交流阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、短路电阻测试等在线测试方法对膜电极性能进行分析。当OCV工况运行结束后,采用扫描电镜(SEM)、离子色谱对质子交换膜(PEM)厚度和阴、阳极废水进行分析。结果表明,在OCV工况下运行115h后,PEMFC的开路电压由1.013V下降到0.794V,最大功率密度由538.8mW/cm^2下降到196mW/cm^2;在线电化学测试结果表明,欧姆电阻先减小后增大,氢气渗透通量逐渐增大,短路电阻逐渐减小;离子色谱测试结果表明,阴极和阳极废水中都存在氟离子;SEM表征发现,PEM厚度减小;在OCV工况下,PEM发生了衰减,从而导致PEMFC开路电压下降和性能衰减。研究结果表明PEM是影响膜电极耐久性的重要因素。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池(pemfc) 膜电极 开路电压(OCV)工况 耐久性 加速测试

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质子交换膜燃料电池膜电极组件研究进展综述 被引量：9

11

作者 鲍冰 刘锋 +5 位作者 段骁 栗云彦 唐玲 崔浩 陈家林 黄龙 《贵金属》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期73-82,共10页

燃料电池具有能量密度高、利用率高和清洁安静等优点,质子交换膜燃料电池因能够在近常温条件下工作而备受关注,其中膜电极是燃料电池的核心部件。综述了质子交换膜燃料电池膜电极组件的研究进展,从质子交换膜、催化层和气体扩散层3方面... 燃料电池具有能量密度高、利用率高和清洁安静等优点,质子交换膜燃料电池因能够在近常温条件下工作而备受关注,其中膜电极是燃料电池的核心部件。综述了质子交换膜燃料电池膜电极组件的研究进展,从质子交换膜、催化层和气体扩散层3方面阐述各部件在膜电极中的作用,及其对膜电极性能的影响,并讨论通过调控膜电极中不同部件的结构提高膜电极性能的方法,提高贵金属催化剂的利用率,降低膜电极组件中贵金属用量。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池(pemfcs) 膜电极(MEA) 催化层(CL) 气体扩散层(GDL)

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质子交换膜燃料电池电催化剂研究及膜电极制备技术 被引量：29

12

作者 马紫峰 黄碧纯 石玉美 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期149-153,共5页

阻碍质子交换膜燃料电池商业化的关键问题之一是其电催化剂昂贵。文中对质子交换膜燃料电池中铂系电催化剂、非铂系电催化剂研究情况进行评述。影响催化活性的基本因素是电催化剂的颗粒尺寸及其表面功能群。将不同组分混合形成的共生材... 阻碍质子交换膜燃料电池商业化的关键问题之一是其电催化剂昂贵。文中对质子交换膜燃料电池中铂系电催化剂、非铂系电催化剂研究情况进行评述。影响催化活性的基本因素是电催化剂的颗粒尺寸及其表面功能群。将不同组分混合形成的共生材料的催化活性要比单一材料的活性高。膜电极结构和性能与膜电极制备技术密切相关。分析结果表明，在质子交换膜燃料电池商业化进程中，不仅要开发纳米级、低成本的电催化剂，更应提高电催化剂利用率。 展开更多

关键词 质子交换膜 燃料电池 电催化剂 膜电极

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质子交换膜燃料电池研究进展 被引量：21

13

作者 郑重德 王丰 +4 位作者 胡涛 王守绪 何为 王偕恕 王豪才 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 1998年第3期133-135,共3页

介绍了目前世界上主要燃料电池的特性；概述了质子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）在潜艇、汽车、飞船等领域的应用前景；综述了ＰＥＭＦＣ的主要基础研究进展；提出了ＰＥＭＦＣ双网络膜电极概念，其催化层由具有高气体扩散率的薄层Ｎａ... 介绍了目前世界上主要燃料电池的特性；概述了质子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）在潜艇、汽车、飞船等领域的应用前景；综述了ＰＥＭＦＣ的主要基础研究进展；提出了ＰＥＭＦＣ双网络膜电极概念，其催化层由具有高气体扩散率的薄层Ｎａｆｉｏｎ被覆Ｐｔ／Ｃ催化剂网络和具有高质子电导率的厚层Ｎａｆｉｏｎ被覆碳黑电解质网络互联套构而成。 展开更多

关键词 燃料电池 质子交换膜 电池 电极

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质子交换膜燃料电池膜电极活化工艺及机理 被引量：20

14

作者 朱科 陈延禧 +2 位作者 韩佐青 张继炎 孙燕宝 《电源技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期267-268,325,共3页

通过质子交换膜燃料电池膜电极三种活化工艺即恒流自然活化、恒流强制活化和变流强制活化的对比研究得出 :强制活化 (包括恒流强制活化和变流强制活化 )优于自然活化 ;在强制活化工艺中 ,变流强制活化优于恒流强制活化 ;而且变流强制活... 通过质子交换膜燃料电池膜电极三种活化工艺即恒流自然活化、恒流强制活化和变流强制活化的对比研究得出 :强制活化 (包括恒流强制活化和变流强制活化 )优于自然活化 ;在强制活化工艺中 ,变流强制活化优于恒流强制活化 ;而且变流强制活化所用的时间相对于恒流强制活化及恒流自然活化均大大缩短 ,是一种比较好的活化方法 ;膜电极的活化过程不仅仅是一种质子交换膜的加湿过程 ,而且是一个包括电子、质子、气体和水的传输通道的建立以及电极结构的优化的复杂过程。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 膜电极 活化工艺 变流强制活化 活化机理

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直接甲醇燃料电池的研究进展 被引量：8

15

作者 韩飞 刘长鹏 +1 位作者 邢巍 陆天虹 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2004年第9期865-871,共7页

综述了直接甲醇燃料电池 (DMFC)的几个方面研究进展 :如电催化剂、质子交换膜、膜电极集合体、电池结构以及电池性能等 ,论述了直接甲醇燃料电池的国内外研究现状及进展 ,分析了所存在的问题 。

关键词 直接甲醇燃料电池 电催化剂 质子交换膜 膜电极集合体 电池性能 综述

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液体进料直接甲醇燃料电池的电化学性能 被引量：4

16

作者 张军 许莉 王宇新 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期355-359,共5页

采用循环伏安法、交流阻抗法和稳态电流 电压极化曲线法,研究了不同操作条件下液体进料直接甲醇燃料电池(DMFC)的放电性能,分析了甲醇浓度、电池工作温度和氧气压力对电极反应的影响。DMFC的放电性能因电池工作温度和氧气压力的提高而... 采用循环伏安法、交流阻抗法和稳态电流 电压极化曲线法,研究了不同操作条件下液体进料直接甲醇燃料电池(DMFC)的放电性能,分析了甲醇浓度、电池工作温度和氧气压力对电极反应的影响。DMFC的放电性能因电池工作温度和氧气压力的提高而改善。增大甲醇浓度,阳极反应动力学性能改善,浓差极化被推迟,但甲醇穿透量同时增加。电池性能在甲醇浓度为2.0mol/L时达到最佳。 展开更多

关键词 电化学性能 循环伏安法 交流阻抗法 阴极 阳极 液体进料直接甲醇燃料电池

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铜离子对PE MFC膜电极性能影响及恢复方法 被引量：2

17

作者 刘璿 郭航 +1 位作者 叶芳 马重芳 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1111-1115,共5页

为了研究铜离子对质子交换膜燃料电池膜电极组件性能的影响并提出相应的恢复方法,采用X射线衍射分析法检测了金属极板腐蚀后附着在膜电极表面的污染物成分,并采用稀H2SO4溶液沸腾的方法去除污染物并恢复膜电极性能.结果表明,金属极板的... 为了研究铜离子对质子交换膜燃料电池膜电极组件性能的影响并提出相应的恢复方法,采用X射线衍射分析法检测了金属极板腐蚀后附着在膜电极表面的污染物成分,并采用稀H2SO4溶液沸腾的方法去除污染物并恢复膜电极性能.结果表明,金属极板的防腐层存在缺陷时,极板在缺陷处被腐蚀,并且金属离子严重影响膜电极的性能.采用c=0.2 mol/L的稀H2SO4沸腾的方法能去除膜电极表面的金属离子并恢复其性能.对于热压三合一的膜电极组件,采用稀硫酸沸腾的方法会破坏碳纸的疏水性,不如分体式膜电极的恢复效果好. 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 极板 腐蚀 膜电极 恢复

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可逆质子交换膜燃料电池研究进展 被引量：4

18

作者 隋升 王明华 +1 位作者 余晴春 朱新坚 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第8期511-514,共4页

可逆质子交换膜燃料电池(RPEMFC)是一种在同一装置上实现水电解(充电)和燃料电池发电(放电)两种功能的储能电池。随着PEMFC技术的迅速发展,RPEMFC开始引起人们更多关注。介绍了它的工作原理,对电催化、膜电极(MEA)制作、电池性能以及应... 可逆质子交换膜燃料电池(RPEMFC)是一种在同一装置上实现水电解(充电)和燃料电池发电(放电)两种功能的储能电池。随着PEMFC技术的迅速发展,RPEMFC开始引起人们更多关注。介绍了它的工作原理,对电催化、膜电极(MEA)制作、电池性能以及应用等方面的研究进展进行评述。双效氧电极(氧还原和氧气析出)是RPEMFC的技术关键,但其电催化剂的双效高活性功能以及稳定性还没有得到很好解决。由于它的理论比能量高(可达3 600 Wh/kg),可靠性好,并且寿命长,因此RPEMFC在许多蓄电池的应用领域,特别是对质量有严格限制的场合(如航天飞机和太阳能飞机等),将得到广泛应用。 展开更多

关键词 可逆质子交换膜燃料电池 氢电极 氧电极 电化学反应

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质子交换膜燃料电池亲水电极研究 被引量：1

19

作者 刘向 郭振波 +2 位作者 张伟 王东 钱斌 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期116-119,共4页

用质量百分比为40%Pt/C+Nafion制备了亲水电极,并与Nafion112质子交换膜热压制备了质子交换膜燃料电池膜电极组件。用恒电流极化和电化学阻抗谱研究了电极组分对性能的影响,同时优化了各组分的含量。在碳纸基体和催化剂层之间引入了C/FE... 用质量百分比为40%Pt/C+Nafion制备了亲水电极,并与Nafion112质子交换膜热压制备了质子交换膜燃料电池膜电极组件。用恒电流极化和电化学阻抗谱研究了电极组分对性能的影响,同时优化了各组分的含量。在碳纸基体和催化剂层之间引入了C/FEP催化剂支撑层,支撑层碳粉的优化载量为0.8mg/cm2,FEP的优化质量百分含量为40%。电极催化剂层Pt的适宜载量为(0.40±0.05)mg/cm2,Nafion的优化质量百分含量为30%。 展开更多

关键词 亲水电极 膜电极组件 质子交换膜燃料电池

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高性能质子交换膜燃料电池膜电极研究进展及设计策略 被引量：3

20

作者 畅丽媛 王如志 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期345-354,共10页

质子交换膜燃料电池具有绿色、可持续、功率高等优点,是解决环境与能源问题的一个重要途径.膜电极是其核心部位,是反应时电子、质子、反应气体和产物水等多相物质传递及电化学反应的重要场所.设计和制备具有高活性和高耐久性的膜电极对... 质子交换膜燃料电池具有绿色、可持续、功率高等优点,是解决环境与能源问题的一个重要途径.膜电极是其核心部位,是反应时电子、质子、反应气体和产物水等多相物质传递及电化学反应的重要场所.设计和制备具有高活性和高耐久性的膜电极对提高质子交换膜燃料电池的性能、降低制造成本至关重要.因此,从催化剂本征活性提高、催化剂层结构设计和气体扩散层/催化剂层/质子交换膜界面结构设计3个方面总结了提升膜电极性能的相关方法,并对其未来的相关研究和发展做了述评及展望. 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 膜电极 耐久性 催化活性 有序化膜结构 界面结构设计

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