摘要：质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）性能受膜电极组件（MEA）的显著影响，其中阴极催化剂层（cathode catalyst layer，CCL）结构对整体效率和稳定性至关重要。当前广泛研究的铁氮共掺杂碳 （Fe-N-C） 类非贵金属催化剂虽具备良好氧还原活性，但仍面临稳定性差、传质阻力大、活性位点利用率低等关键瓶颈。本研究采用自制的Fe-N-C催化剂，使用气体扩散电极（Gas Diffusion Electrode，GDE）方法构建多孔CCL，并在I/C比为0.6，催化剂负载为3.5mg/cm2的制备工艺参数制得CCL组装成电池并进行测试。测试结果显示，其在运行10h和20h后，电流保持率分别为88.39%和81.01%。5000次加速耐久性测试（AST）循环后测得的功率密度衰减率为8.40%，30000次循环后测得的功率密度衰减率为29.04%，说明GDE方法制备的CCL有效提高了电池内部物质传输效率，并实现了940mW/cm2 (H2-O2)和434mW/cm2 (H2-Air)的功率密度。这些结果突出了GDE方法相对于传统的催化剂涂覆膜（Catalyst Coated Membrane，CCM）方法的优势，为非贵金属催化剂的优化设计及高性能PEMFC的开发提供了新的思路与支撑。
文章目录
1 实验部分
1.1 催化剂制备
1.2 MEA准备
1.2.1 CCM方法
1.2.2 GDE方法
1.3 材料特性
1.4 电化学测试
1.4.1 RDE测试
1.4.2 MEA测试
2 结果与讨论
2.1 物理特性
2.2 电化学测试
2.2.1 Fe-N-C催化剂的性能
2.2.2 离子聚合物与催化剂负载对CCL性能的优化研究
2.2.3 MEA在不同环境下的性能与阻抗特性
2.2.4 MEA氧传输特性研究
2.2.5 MEA耐久性评估
3 结论
