我國氫燃料電池要攻關的核心材料和技術
1.1 質子交換膜,全氟磺酸膜是常用的商業化PEM,屬於固體聚合物電解質,代表性產品有美國杜邦的Nafion系列膜,陶氏的Dow膜,3M的PAI膜,我國有武漢理工、新源動力、上海神力、東嶽集團等。輕薄化薄膜是未來的技術方向,一種是採用氟化物部分或全部替代全氟磺酸樹脂,另一種是採用工藝改性全氟磺酸樹脂均質膜。
1.2 電催化劑,最常用的催化劑為Pt/C,但是Pt/C隨著使用時間的延長會存在Pt顆粒溶解、遷移、團聚現象,活性比表面積降低,難以滿足碳載體的負載強度要求。後續降低鉑基催化劑用量,提高功率密度仍是降低氫燃料電池系統商用成本的重要途徑
1.3 氣體擴散層由為空層、支撐層組成,起到電流傳到、散熱、水管理、反應物供給的作用,因此需要良好的導電性、高化學穩定性、熱穩定性,還有合適的孔結構、柔韌性、表面平整性、高機械強度。GDL技術狀態成熟,但面臨的挑戰是大電流密度下水氣通暢傳質的技術問題和大批次生產問題,目前成本依然居高不下。
1.4 雙極板,又稱流場板,起到分隔反應氣體、除熱、排出化學反應產物的作用,需要滿足電導率高、導熱性和氣體緻密性好、機械和耐腐蝕效能優良等要求。目前主流的氫燃料電池汽車公司都採用了金屬雙極板,但是金屬雙極板耐腐蝕性較差,在酸性環境中金屬易溶解,浸出的離子可能會毒化膜電極元件。未解決耐腐蝕問題,一方面可在金屬板表面塗覆耐腐蝕塗層,另一方面研製複核材料金屬板。