【摘 要】
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氢能是一种非常清洁的可再生能源，较有可能取代传统的化石能源满足今后日益增长的能源需求。固体聚合物电解质（Solid Polymer Electrolyte，简称SPE）电解水制氢技术将制氢效率从传
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氢能是一种非常清洁的可再生能源，较有可能取代传统的化石能源满足今后日益增长的能源需求。固体聚合物电解质（Solid Polymer Electrolyte，简称SPE）电解水制氢技术将制氢效率从传统的碱性电解水技术的60％提高到85％以上，降低了电解能耗，削减了投资成本。膜-电极组件是SPE电解水系统的核心组件，其相关制备技术是整个系统的关键部分，它对降低成本，降低能耗、提高电解效率起着极其重要的推动作用，是SPE电解技术得到广泛推广的关键。膜-电极组件包括质子交换膜、阴阳极催化剂和扩散层。本文分别对以上介绍的膜-电极组件的三个部分进行探讨，探索可以改变SPE电解水效率的方法和降低成本的途径。 首先，首次研究了质子交换膜表面状态的改变对SPE水电解电解效率的影响。用自制的质子交换膜拉伸装置拉伸电极，并将拉伸装置和电解槽进行有效结合，通过极化测试和交流阻抗分析，发现电解装置中的膜电极处于非拉伸状态时，其极化反应阻抗Rct的值最小，质子在质子交换膜内的传递效果最好。 其次，本文采用先镀Ag催化剂层后镀Pt催化剂层的方法制得电解性能最好的Pt-Ag/SPE膜电极，探索浸渍-还原法制备二元催化剂镀层的相关工艺。结论如下:制得的性能最好的Pt-Ag/SPE膜电极表面Pt和Ag的原子比大于理论的计算值1∶1;按照以上制备工艺，考察AgNO3溶液的浓度对制得的膜电极电解性能的影响，结果表明AgNO3溶液浓度为0.34g/L时效果最好;考察浸渍和还原时间对制得的膜电极电解性能的影响，膜电极性能最好的条件是:镀Ag层的浸渍和还原时间是2h，镀Pt层的浸渍和还原时间是3h。 最后，本文以SPE电解系统为研究对象，将经层层自组装技术处理的碳纤维纸用作扩散层材料，探讨其可行性。结果证明，层层自组装碳纸随着组装层数的增加，电导率和孔隙率低，但其抗氧化腐蚀能力增强，在该实验条件下的最佳组装层数是15层。
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