一、膜電極是什么

膜電極(membrane electrode assembly，MEA)是質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)的核心部件，為PEMFC提供了多相物質(zhì)傳遞的微通道和電化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所

為了實(shí)現(xiàn)燃料電池商業(yè)化目標(biāo)，需要制備高功率密度、低Pt載量、耐久性好的MEA。在MEA中除了催化劑以外，各功能層結(jié)構(gòu)、層與層之間的界面都對(duì)MEA的性能具有重要影響。

二、原理

氫氣通過陽極極板上的氣體流場(chǎng)到達(dá)陽極，通過電極上的擴(kuò)散層到達(dá)陽極催化層，吸附在陽極催化劑層，氫氣在催化劑鉑的催化作用下分解為2個(gè)氫離子，即質(zhì)子H＋，并釋放出2個(gè)電子。一過程稱為氫的陽極氧化過程，陽極上發(fā)生的反應(yīng)為：

H2=2H++2e-

在電池的另一端，氧氣或空氣通過陰極極板上的氣體流場(chǎng)到達(dá)陰極，通過電極上的擴(kuò)散層到達(dá)陰極催化層，吸附在陰極催化層，同時(shí)，氫離子穿過電解質(zhì)到達(dá)陰極，電子通過外電路也到達(dá)陰極。在陰極催化劑的作用下，氧氣與氫離子和電子發(fā)生反應(yīng)生成水，這一過程稱為氧的陰極還原過程，陰極上發(fā)生的反應(yīng)為：

?O2+2H++2e-= H2O

總的化學(xué)反應(yīng)式為：

H2+?O2=H2O

與此同時(shí)，電子在外電路的連接下形成電流，通過適當(dāng)連接可以向負(fù)載輸出電能，生成的水通過電極隨反應(yīng)尾氣排出。