倪蕾蕾

（上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070）

0 引言

氢能由于其可持续循环利用、清洁、高效、环境友好已经被认为是21世纪人类最理想的终极绿色能源解决方案。燃料电池是一种以氢为最佳燃料，不经过燃烧而直接以电化学反应的方式将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的高效能量转换发电装置。在众多燃料电池技术中，质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）是继碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池之后发展起来的第五代燃料电，质子交换膜燃料电池系统具有功率密度高、能量转化效率高、启动迅速、零排放等优点，因此特别适用于作为发电设备和电动汽车的动力源。质子交换膜燃料电池电堆是燃料电池系统的核心部件，是燃料电池的电能来源，其价格占据燃料电池系统成本的50%，未来行业的发展趋势必然倾向于本土电堆。目前，按照系统的用途来分，电堆的功率通常有以下几种：①100W以下的电堆用于便携电源[1]；②1kW至10kW的电堆用于民用发电系统[2-6]；③几十千瓦至上百千瓦的电堆用于汽车动力[7]；④几百千瓦的电堆用于发电站[8]。

质子交换膜燃料电池电堆，由膜电极和双极板的重复单元、两侧的流场单极板、两侧的集电板和两侧的端板组成。其中，膜电极组件（MEA）是质子交换膜燃料电池电化学反应的核心部件，对燃料电池的性能和寿命有重要影响，主要由质子交换膜、催化剂层和气体扩散层组成；……