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膜电极(MEA)是燃料电池的核心,其性能受多种因素,如电极的润湿性、催化剂层内离子传导能力、离子交换膜的电导率、电催化剂的固有活性影响.由于采用固的离子交换膜作为电解质,它无法像液态电解质那样渗入催化剂层微孔,离子交换膜与电催化剂接触面积有限,这就决定了PEMFC的电极制备工艺的特殊性.为增加铂与离子交换膜的接触以及提高电催化剂的利用率,可采用Nafion溶液浸渍电极以及Nafion溶液作粘结剂制备电极.该文对三种工艺制备的电极,即PTFE粘结的电极、Nafion浸渍的电极、Nafion粘结的电极进行了研究,优化了PTFE含量、Nafion载量等工艺参数,并结合扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)等表面分析手段研究了电池运行条件、催化剂制造工艺、离子交换膜、铂钌二元催化剂、气体扩散层对电池性能的影响,并分析了性能变化的原因.由于采用固态的离子交换膜作为电解质,对于PTFE粘结的电极,仅有催化剂层前表面处的铂催化剂与离子交换膜直接接触.催化剂层前表面/离子交换膜界面处理的铂与催化剂层内远离离子交换膜处铂电催化剂由于离子传送途径不同,其对氧还原反应的催化活性也不同.利用Pt-Nafion膜(还原剂浸渍还原法制得)和PTFE粘结的电极制备了七种不同结构的膜电极,研究了距离离子交换膜不同距离处Pt催化剂的催化性能,并对氧还原反应区进行了初步探讨.