研究不同框架密封结构对膜电极组件耐久性的影响

燃料电池是一种很有前途的清洁能源解决方案，与传统电力系统相比具有诸多优势，包括续航里程更长、能量密度更高。尽管有这些优势，但燃料电池堆的高成本和耐用性问题限制了其商业化。

作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件，膜电极组件(MEA)的耐久性尤其受到框架密封结构的影响，而这在研究中经常被忽视。

同济大学和国家燃料电池技术创新中心的储天阔和王彦博开展了一项研究，探讨了不同框架密封结构对MEA耐久性的影响。

研究人员采用热冲击台架试验作为加速老化方法来模拟频繁的温度变化对MEA耐久性的影响。该研究成果发表在《能源前沿》杂志上。

结果表明，热冲击会导致框架与活性区之间的间隙处质子交换膜(PEM)出现裂纹，以及框架与膜之间的粘合界面受损。这种损坏增加了反应气体交叉的风险，这是影响燃料电池性能的一个关键问题。

研究对比了单层及改进的双层框架结构，发现在双层框架中增加缓冲层，增强了连续性，减少了膜的变形，从而防止了损坏。

这项研究为MEA的设计提供了宝贵的见解，强调了框架密封结构对于提高PEMFC耐久性和性能的重要性。

通过了解框架的机械衰减机制并评估改进的框架结构的有效性，该研究有助于开发更可靠、更持久的燃料电池系统。

该研究结果对于实现燃料电池5000小时耐久性目标至关重要，使燃料电池汽车的商业化更接近现实。