徐 磊，黄 波，胡鸣若

（上海工程技术大学 机械与汽车工程学院，上海 201620）

质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）效率高、启动速度快、工作温度低，且绿色环保，被认为是最具潜力的新能源装置之一［1］。膜电极组件（membrane electrode assembly，MEA）是PEMFC 的核心部件，由阴极和阳极气体扩散层、阴极和阳极催化层以及质子交换膜组成，其性能的优劣决定了PEMFC 的性能。活化可以使MEA 在短时间内发挥其最优性能［2］。

目前对于活化以及其机理的研究很少。朱科等［3］研究发现，MEA 经过活化后，氧电极的电化学反应电阻大大降低，氢电极和氧电极的双电层电容均显著增大，活化过程大大增加了MEA的电化学活性面积，有利于电池电化学性能的提高。Irmawati 等［4］提出了一种四段式活化工艺，从开路电压加载到0.6 V，之后在这个工况点进行恒电压放电1 h，再回到开路电压，重复4 次。该工艺将PEMFC 的最大功率密度从128 mW·cm−2提升到200 mW·cm−2。研究认为，电池性能的提升是由于该活化方法有助于质子交换膜的缓慢湿润，而不会出现水淹现象。Zhiani 等［5］对比了3 种活化工艺：恒电流活化、恒电压活化和美国燃料电池委员会（USFCC）的单电池活化工艺。该研究认为，USFCC 单电池活化效果优于恒电压活化效果，而恒电压活化效果优于恒电流活化效果。

本文在前期“三步活化法”［6］的初步研究基础上，利用电化学阻抗谱（EIS）技术测得MEA活化过程中的电化学阻抗谱，结合Zview 软件等效电路图进行数据拟合，从而揭示“三步活化法”对于MEA 性能影响的机理。

1 实验方案

1.1 涂覆催化剂的膜（catalyst coated membrane，CCM）的制备［6］

通过将Pt/C 催化剂（品牌：Johnson Matthey，型号：Hispec 9100）与Nafion 溶液（品牌：DuPont）直接混合制备阳极和阴极催化剂油墨。……