质子交换膜燃料电池膜电极制备方法及部分改进策略

燃料电池被认为是21世纪最具有发展前景的能量转换装置，可应用于汽车、电站及家庭用电等领域。膜电极（membraneelectrodeassembly，MEA）是燃料电池电化学反应发生的主要场所，它的材料、结构、组成和制备方法等因素对燃料电池的性能有着直接的影响。膜电极制备方法可以分为催化剂制备到基体上（catalyst-coatedsubstrate，CCS）和催化剂制备到膜上（catalyst-coatedmembrane，CCM）法两类。本文首先简单地介绍了CCS和CCM法中都用到的溅射法、喷涂法和转印法，再从膜电极制备方法中存在的问题出发，总结了部分有关改善MEA性能的策略，包括Nafion含量的优化、质子交换膜的改进、热压条件的优化和催化剂层的改进。在催化剂层的改进部分，分别从梯度结构、纳米结构薄膜（nano-structuredthinfilm，NSTF）催化剂、碳纸上原位生长碳纳米管、碳纳米管/碳纳米纤维复合网状物和活性金属沉积方法这几个方面来进行阐述。