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膜電極（MEA）被稱為氫燃料電池的“心臟"，是多項物質(zhì)傳輸和電化學(xué)反應(yīng)的核心場所。

膜電極，主要由催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴散層三部分組成，在相應(yīng)溫度、壓力和時間下，熱壓成為三合一組件，其承擔(dān)了燃料電池全部電化學(xué)反應(yīng)，以及電子、質(zhì)子、氣體和水的傳導(dǎo)，高性能、低鉑載量、低成本、長壽命的膜電極對于加速氫燃料電池商業(yè)化進程具有非常重要的意義。

　　膜電極技術(shù)共經(jīng)歷了三代革新，大體上可分為GDE熱壓法、CCM法和有序化膜電極三種類型：

　　第一代熱壓法膜電極（GDE），指將催化劑涂布在氣體擴散層上，后用熱壓法將氣體擴散電極和質(zhì)子交換膜結(jié)合在一起，該方法總體性能不高，目前已基本淘汰；

　　第二代CCM膜電極，指采用卷對卷直接涂布、絲網(wǎng)印刷、噴涂等方法直接將催化劑、磺酸樹脂和適當(dāng)分散劑組成的漿料涂布到質(zhì)子交換膜兩側(cè)，該方法提高了催化劑的利用率與耐久性，目前商業(yè)化程度最高，已大批量生產(chǎn)；

第三代有序化膜電極，指把Pt催化劑制備到有序化的納米結(jié)構(gòu)上，使電極呈有序化結(jié)構(gòu)，獲得堅固、完整的催化層，該方法進一步提高了燃料電池性能，降低催化劑鉑載量，是目前膜電極制造研究的熱點，但仍處于研發(fā)試驗階段，只有小部分公司實現(xiàn)量產(chǎn)，如3M。

熱壓法是制備膜電極的重要方法和步驟，熱壓過程中溫度，壓力和時間三個因素決定了MEA的性能，其中溫度對MEA性能的影響，主要體現(xiàn)在催化層與質(zhì)子交換膜的質(zhì)子通道的建立情況，只有當(dāng)熱壓溫度超過質(zhì)子交換膜的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度，催化層與質(zhì)子交換膜才能牢固結(jié)合，從而達到降低接觸電阻的目的，熱壓溫度高于質(zhì)子交換膜的玻璃化溫度，催化層和質(zhì)子交換膜都達到軟化點以上，粘結(jié)良好，有利于建立質(zhì)子通道，降低阻抗，但熱壓溫度超過一定范圍，質(zhì)子交換膜里的活性基團受到破壞，反而不利于質(zhì)子在膜中的傳導(dǎo)。

熱壓壓強對MEA的性能影響體現(xiàn)在兩個方面，一方面，增加熱壓壓強有利于MEA各層的接觸，降低電阻，改善性能，另一方面MEA的催化層是個多孔電極結(jié)構(gòu)，層內(nèi)的反應(yīng)是固液氣三相界面的反應(yīng)，催化層必須有一定數(shù)量的孔，便于反應(yīng)中氣水的傳導(dǎo)，壓強過大會破壞這種結(jié)構(gòu)，降低MEA的性能，氣體擴散層是碳纖維組成的，熱壓壓強超過一定值會導(dǎo)致大量纖維斷裂，影響質(zhì)子傳導(dǎo)，造成MEA內(nèi)阻劇增。

MEA熱壓過程中，熱壓時間也是一個重要因素，時間過短，催化層和質(zhì)子交換膜粘結(jié)不夠，時間過長，質(zhì)子交換膜活性基團受到影響，催化層多孔結(jié)構(gòu)受到破壞，兩種情況都會影響MEA性能，選擇合適的熱壓時間很重要。