导　　师： 廖世军

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 质子交换膜燃料电池（PEMFC）因具有能量转换效率高、零污染、能在低温下快速启动等优点,越来越受到人类的关注和认可,在动力汽车和小型便携式发电装备上具有广泛的应用前景。到现在为止,越来越多的科研人员聚焦在PEMFC中,也在这个领域取得了越来越多的成果。膜电极（MEA）是PEMFC的核心部分,MEA性能的好坏直接决定了PEMFC性能的好坏。MEA主要包括质子交换膜（PEM）、阴极催化层（CaCL）、阳极催化层（AnCL）、阴极气体扩散层（CaGDL）和阳极气体扩散层（AnCL）五部分,通常把这种MEA称之为“五合一”MEA。有时候又将气体扩散层分为碳纸（CP）和微孔层（MPL）,对于这种MEA称之为“七合一”MEA。MEA的这几个部分对MEA的性能都有很重要的影响,每个部件都是不可或缺。而MEA中催化层是整个PEMFC发生化学反应,将化学能转化成电能的场所,所以催化层的作用也是不言而喻。氢气在阳极催化层中经氧化反应变成质子和电子,这部分反应比较容易发生,而且在阳极中没有过多的副产物产生以致影响阳极催化层的反应速率和催化剂活性;而在阴极催化层中,涉及氧气分子的还原反应,氧气分子和阳极转移过来的质子和电子在催化剂的作用下反应生成水。阴极氧气的还原反应要比阳极的反应要复杂,并且伴随有副产物水的产生。所以阴极催化层的制备与设计比阳极催化层面临的困难和挑战更多,首先是阴极水管理问题,阴极容易发生水淹现象,水淹会导致阴极催化剂活性降低以及气体扩散孔道被堵塞。而另一个问题是阴极催化层中氧气的还原比较困难,催化剂的利用率比较低。针对这些问题,本论文的研究也主要集中在MEA阴极催化层的设计和构筑方面。本论文主要是通过对阴极催化层的研究与探索,制备了具有高性能高功率密度的质子交换膜燃料电池膜电极,有效地�

关 键 词： 质子交换膜燃料电池 膜电极 高性能 高功率密度 阴极催化层 水管理能力 碳纳米材料

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