有序微孔层合成技术提升质子交换膜燃料电池传质性能研究

本文推荐：该研究创新性地采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为造孔剂，通过梯度孔结构设计制备有序微孔层（MPL），显著提升质子交换膜燃料电池（PEMFC）的气液传质效率。实验证明含20 wt% PMMA的MPL在100%相对湿度（RH）下峰值功率密度达1.00 W cm?2，较传统MPL在40% RH条件下性能提升9.2%，为高功率密度PEMFC设计提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过造孔剂（PMMA）制备具有梯度孔结构的有序微孔层（MPL），显著提升质子交换膜燃料电池（PEMFC）性能。420°C焙烧温度可完全分解PMMA并保留聚四氟乙烯（PTFE），形成可控孔径分布。

Ordered MPL morphology

扫描电镜（SEM）显示，含20 wt% PMMA的MPL形成150 nm均匀微球（图3a-b），焙烧后产生分级孔隙（图3c-f）。能谱仪（EDS）证实PMMA分解后未残留杂质，X射线光电子能谱（XPS）表明PTFE化学性质稳定。

Conclusions

梯度孔结构MPL通过优化气液传输路径，使峰值功率密度提升至1.00 W cm^?2（RH 100%），且在低湿度（RH 40%）条件下性能提升9.2%。该技术为高功率密度PEMFC的膜电极组件（MEA）设计提供新范式。