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膜电极是什么


膜电极(membrane electrode assembly,MEA)是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的核心部件,为PEMFC提供了多相物质传递的微通道和电化学反应场所。

为了实现燃料电池商业化目标,需要制备高功率密度、低Pt载量、耐久性好的MEA。在MEA中除了催化剂以外,各功能层结构、层与层之间的界面都对MEA的性能具有重要影响。

膜电极的原理

氢气通过阳极极板上的气体流场到达阳极,通过电极上的扩散层到达阳极催化层,吸附在阳极催化剂层,氢气在催化剂铂的催化作用下分解为2个氢离子,即质子H+,并释放出2个电子。这一过程称为氢的阳极氧化过程。

在电池的另一端,氧气或空气通过阴极极板上的气体流场到达阴极,通过电极上的扩散层到达阴极催化层,吸附在阴极催化层,同时,氢离子穿过电解质到达阴极,电子通过外电路也到达阴极。在阴极催化剂的作用下,氧气与氢离子和电子发生反应生成水,这一过程称为氧的阴极还原过程。

与此同时,电子在外电路的连接下形成电流,通过适当连接可以向负载输出电能,生成的水通过电极随反应尾气排出。

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