肖伟强

[ 航天氢能(上海)科技有限公司，上海 200241 ]

氢燃料电池具有燃料能量转化率高、噪音低以及零排放等优点，可广泛应用于汽车、飞机、列车等交通工具以及固定电站等领域[1-2]。作为氢燃料电池中的一种，质子交换膜燃料电池(PEMFC)以质子交换膜(PEM)为电解质，Pt等贵金属为催化剂，直接使燃料(氢气或重整气)与氧化剂(氧气)发生反应，将燃料中的化学能转化为电能，反应产物为水，可以真正实现零排放。由于反应不通过热机过程，不受卡诺循环限制，能量转换效率高[3]。

本文作者描述了一种对PEMFC性能进行全面测试评估的方法。PEMFC电堆装配完成后，经过活化，进行极化测试、敏感性测试和稳定性测试，从而评估电堆的性能。该体系可以对燃料电池堆的设计及工艺进行评估，还可以评估不同供应商的膜电极(MEA)、双极板及流场设计及工艺，可以系统性地分析特点。

1 实验

1.1 膜电极组件(MEA)的制作

将5%Nafion溶液(美国产)、20%Pt/XC-72R催化剂(英国产，Pt用量0.5 mg/cm2)以及一定量的异丙醇溶剂(上海产，99.9%)混合，在超声波条件下震荡30 min，制成浆料。采用超声喷涂仪(苏州产)把浆料直接均匀喷涂到Gore M740.18质子交换膜(美国产，厚度18 μm)的两面，喷涂工艺为：喷头移动速度60 mm/s，浆料注射速度2.5 mL/min，制成催化剂涂层膜(CCM)，再在CCM四周热压上聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)材质的Q51成品边框(美国产)，热压条件为：温度为90 ℃、压力为2 MPa、时间为1 min。然后，在反应区压合上SGL29BC气体扩散层(GDL，德国产)，压合条件为：在边框与GDL的重合区，用点胶机点胶(苏州产，G636/单组分硅胶)，压力1 000 N，时间1 min，制得七合一的MEA(300 mm×200 mm)。……