氫能被譽(yù)為二十一世紀(jì)的“終極能源”，代表著清潔能源的發(fā)展方向，已上升為中國以及世界主要發(fā)達(dá)國家的國家能源戰(zhàn)略。
氫能可實(shí)現(xiàn)真正意義上零排放，是已知最安全、高效的清潔能源。
燃料電池是氫能利用的核心，而膜電極則是燃料電池的“芯片”，也是整個系統(tǒng)中技術(shù)含量最高的一個環(huán)節(jié)。

氫燃料膜電極通常由三個部分組成：陽極、陰極和電解質(zhì)膜。陽極和陰極都需要具有催化劑活性，以促進(jìn)氫氣和氧氣的反應(yīng)。電解質(zhì)膜需要具有高的質(zhì)子傳導(dǎo)性能，以促進(jìn)氫氣在電解質(zhì)膜中的分解和質(zhì)子的穿透。

在氫燃料膜電極中，氫氣在陽極側(cè)進(jìn)入，經(jīng)過陽極催化劑的作用，被分解成質(zhì)子和電子：

H2 → 2H+ + 2e-

質(zhì)子穿過電解質(zhì)膜，而電子則沿著外部電路流動，產(chǎn)生電流。在陰極側(cè)，氧氣通過陰極催化劑與電子反應(yīng)，生成水：

1/2O2 + 2H+ + 2e- → H2O

這個過程是燃料電池產(chǎn)生電能的關(guān)鍵反應(yīng)。同時，水也是燃料電池的排放物之一。

在設(shè)計(jì)和制備氫燃料膜電極時，需要考慮以下因素：

催化劑活性：陽極和陰極催化劑需要具有高的活性，以促進(jìn)氫氣和氧氣的反應(yīng)。常用的催化劑包括鉑、鈀、鐵等。

電子傳導(dǎo)：電子需要沿著外部電路流動，產(chǎn)生電流。為了保證良好的電子傳導(dǎo)，陽極和陰極需要使用高導(dǎo)電性材料，如碳纖維、碳黑等。

質(zhì)子傳導(dǎo)：電解質(zhì)膜需要具有高的質(zhì)子傳導(dǎo)性能，以促進(jìn)氫氣在電解質(zhì)膜中的分解和質(zhì)子的穿透。常用的電解質(zhì)膜包括質(zhì)子交換膜、聚合物電解質(zhì)膜等。

耐久性：氫燃料膜電極需要具有良好的耐久性，以保證燃料電池的壽命和穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)和制備過程中需要考慮材料的穩(wěn)定性和耐久性。

總之，氫燃料膜電極是燃料電池中的核心部件之一，其性能和穩(wěn)定性對于燃料電池的效率和壽命至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)高效、可靠的燃料電池。

氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈

氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲氫、加氫、燃料電池系統(tǒng)（含系統(tǒng)輔件）以及其下游應(yīng)用環(huán)節(jié)，整個產(chǎn)業(yè)鏈可以簡單圖示如下：

氫燃料電池工作原理

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極擴(kuò)散，在催化劑作用下釋放電子，電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極，而不含電子的氫原子（質(zhì)子）則透過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極后與氧原子結(jié)合生產(chǎn)水。

作為燃料電池“芯片”的膜電極，主要包括質(zhì)子交換膜、催化劑和氣體擴(kuò)散層（碳布）。性能上，膜電極需要具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)如下：

氫燃料電池膜電極的復(fù)合是指將陰極和陽極兩個電極分別涂覆在電解質(zhì)膜的兩側(cè)，形成一個三明治結(jié)構(gòu)的電極膜組件。這個過程是氫燃料電池的關(guān)鍵步驟之一，也是實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定氫燃料電池性能的關(guān)鍵之一。

氫燃料電池膜電極復(fù)合的關(guān)鍵性有以下幾個方面：

1、提高反應(yīng)速率和效率：氫燃料電池膜電極復(fù)合可以提高反應(yīng)物的接觸面積和擴(kuò)散速率，從而提高反應(yīng)速率和效率。通過優(yōu)化復(fù)合工藝和材料的選擇，可以進(jìn)一步提高電極反應(yīng)速率和效率。

2、保證穩(wěn)定性和耐久性：氫燃料電池膜電極復(fù)合要求電極與電解質(zhì)膜之間緊密貼合，并且要有良好的耐久性和穩(wěn)定性。如果電極與電解質(zhì)膜沒有良好的貼合，就會導(dǎo)致氫氣、氧氣和水的泄漏，從而影響氫燃料電池的性能和壽命。

3、提高能量密度和功率密度：氫燃料電池膜電極復(fù)合可以提高氫燃料電池的能量密度和功率密度。電極和電解質(zhì)膜之間的距離越小，電池的內(nèi)阻越小，從而可以提高電池的功率密度。而且，優(yōu)化復(fù)合工藝和材料的選擇可以提高電池的能量密度，從而實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航里程。

膜電極的復(fù)合

膜電極復(fù)合前，需要將陽極和陰極催化劑分別涂布到離型膜上（即CCM涂布）。聯(lián)凈（LEPT）采用狹縫涂布方式，可實(shí)現(xiàn)微米級精密調(diào)節(jié)；并采用精密張力控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)最小張力2N，涂布精度可控制在±1.5%。

聯(lián)凈（LEPT）主要工藝說明及參數(shù)：

采用狹縫涂布方式，涂布與背輥間隙可實(shí)現(xiàn)微米級精密調(diào)節(jié)

采用精密張力控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)最小張力2N

基材幅寬：≤600mm

涂布速度：2~10m/min

涂布張力范圍：2N（min.）

涂布厚度：10~30μm

涂布精度：±1.5%

烘箱溫度：50~150℃

烘箱溫度精度：±2℃

聯(lián)凈（LEPT）采用五合一連續(xù)卷對卷生產(chǎn)線，先將涂布在離型膜上的陰極和陽極催化劑分別以轉(zhuǎn)印的方式復(fù)合到質(zhì)子交換膜，然后再復(fù)合擴(kuò)散層（碳布），之后直接分切成需要的尺寸。

主要工藝說明及參數(shù)：

生產(chǎn)線速度：1~10m/min

基材寬度：≤600mm

張力范圍：2N（min.）

復(fù)合輥溫度：≤250℃

溫度精度：±1℃

復(fù)合輥機(jī)械精度：±0.001mm（@RT），±0.005mm（@PT）

綜上所述，氫燃料電池膜電極復(fù)合是氫燃料電池性能和壽命的關(guān)鍵因素之一，需要進(jìn)行精密的工藝控制和材料選擇，以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、耐久的氫燃料電池性能。