无机非金属材料提高质子交换膜燃料电池核心组件催化效率与耐久性的基础研究

质子交换膜燃料电池产业化所面临的主要问题是成本和耐久性问题，而解决这些问题的关键在于其核心组件CCM。本项目针对催化剂载体和用于改善电解质膜保湿性能的无机纳米氧化物这两类无机非金属材料，从提高Pt催化剂的利用率及CCM耐久性的角度，研究改性碳纳米管、导电陶瓷作为催化剂载体的性能，以及催化层成流机制和动力学，为催化剂载体的选择和催化层结构设计提供依据；研究无机纳米氧化物在质子交换膜中的分布形态对膜保湿性能、质子传导性能及力学性能的影响规律，发展制备无机纳米氧化物掺杂质子交换膜的新方法。项目的特色在于从催化层电流形成的机制和效率出发，优化CCM催化层结构和催化剂载体，通过以全氟磺酸树脂修饰的方法，控制无机纳米氧化物掺杂组分在质子交换膜母体中的分布形态，实现保湿和质子传导功能的有机统一，为发展新一代具有高Pt利用率和耐久性的PEMFC用CCM提供理论基础和新的工艺原理。