长安高纯氢气第三方检测实验室

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为了促进我国氢燃料电池技术产业链的全面发展，本文依托中国工程院咨询项目的支持，分析国内外氢燃料电池技术关键材料、核心组件的研发与应用现状，凝练我国发展氢燃料电池技术面临的问题，梳理未来相关技术发展方向并提出保障措施建议，以期为行业技术发展提供基础性参考。二、氢燃料电池技术体系及发展现状氢燃料电池与常见的锂电池不同，系统更为复杂，主要由电堆和系统部件（空压机、增湿器、氢循环泵、氢瓶）组成。电堆是整个电池系统的核心，包括由膜电极、双极板构成的各电池单元以及集流板、端板、密封圈等。膜电极的关键材料是质子交换膜、催化剂、气体扩散层，这些部件及材料的耐久性（与其他性能）决定了电堆的使用寿命和工况适应性。近年来，氢燃料电池技术研究集中在电堆、双极板、控制技术等方面，氢燃料电池技术体系及部分相关前沿研究如图1所示。

（一）膜电极组件膜电极（MEA）是氢燃料电池系统的核心组件，通常由阴极扩散层、阴极催化剂层、电解质膜、阳极催化剂层和阳极气扩散层组成，直接决定了氢燃料电池的功率密度、耐久性和使用寿命。根据MEA内电解质的不同，常用的氢燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。各类型燃料电池具有相应的燃料种类、质量比功率和面积比功率性能，其中质子交换膜燃料电池以启动时间短（~1min）、操作温度低（<100℃）、结构紧凑、功率密度高等成为研究热点和氢燃料电池汽车迈入商业化进程的shouxuan。MEA装配工艺有热压法（PTFE法）、梯度法、CCM（catalystcoated-membrane）和有序化方法等。