面向以汽車(chē)為代表的交通領(lǐng)域，本書(shū)圍繞質(zhì)子交換膜燃料電池過(guò)去的高速發(fā)展和未來(lái)的應(yīng)用前景展開(kāi)了討論。首先對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，指出其中關(guān)鍵零部件的重要作用。隨后對(duì)每一類(lèi)關(guān)鍵零部件的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)挑戰(zhàn)進(jìn)行了逐一分析，包括催化劑和催化層、離聚物和質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層、膜電極以及雙極板。本書(shū)內(nèi)容涵蓋*新科研進(jìn)展，總結(jié)了車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池關(guān)鍵材料的進(jìn)展，并指出了未來(lái)的發(fā)展和應(yīng)用方向，可為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員、工程技術(shù)人員及教學(xué)人員提供了一定參考。

近年來(lái)不斷涌現(xiàn)出大量的先進(jìn)材料和技術(shù)，促使車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池的性能和穩(wěn)定性得到了顯著提升，逐漸走向商業(yè)化和實(shí)用化階段。然而，要實(shí)現(xiàn)車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池在大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用中的成功，關(guān)鍵材料的持續(xù)深入研究和開(kāi)發(fā)至關(guān)重要，如催化劑/層、離聚物和質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層等關(guān)鍵材料和零部件的性能和穩(wěn)定性直接影響著燃料電池的效率和可靠性。本書(shū)深入探討車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池關(guān)鍵材料及其應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容，旨在為讀者提供一份系統(tǒng)、全面的參考資料，幫助他們深入了解這一領(lǐng)域的*新進(jìn)展和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵材料的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行全面剖析，本書(shū)將推動(dòng)新能源汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展及清潔能源在交通領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。

隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，尋找高效、清潔的能源解決方案已成為人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的迫切需求。在這樣的背景下，質(zhì)子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）作為新一代能源轉(zhuǎn)換裝置，以高效、環(huán)保、低噪聲等優(yōu)勢(shì)，在交通領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力和廣闊的市場(chǎng)前景。近年來(lái)，大量的先進(jìn)材料和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，促使車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池的性能和穩(wěn)定性得到顯著提升，車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池逐漸走向商業(yè)化和實(shí)用化階段。然而，要實(shí)現(xiàn)車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化，關(guān)鍵材料的持續(xù)深入研究和開(kāi)發(fā)至關(guān)重要，如催化劑和催化層、離聚物和質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層等關(guān)鍵材料和零部件的性能和穩(wěn)定性直接影響燃料電池的效率和可靠性。本書(shū)將深入探討車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池關(guān)鍵材料及其應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容，旨在為讀者提供一份系統(tǒng)、全面的參考資料，幫助讀者深入了解這一領(lǐng)域的*新研究進(jìn)展和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵材料的研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行全面剖析，我們希望能夠?yàn)橥苿?dòng)新能源汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展和清潔能源在交通領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。在這個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的時(shí)代，我們期待本書(shū)的出版能夠激發(fā)更多科研人員、工程師和學(xué)生的興趣，共同致力于推動(dòng)車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池關(guān)鍵材料及其應(yīng)用的發(fā)展，為構(gòu)建清潔、高效的能源體系貢獻(xiàn)力量。愿本書(shū)成為您探索新能源汽車(chē)未來(lái)世界的指南，引領(lǐng)您走向更加美好、可持續(xù)的能源未來(lái)。本書(shū)由葉思宇、杜磊、邢麗欣共同編著，洪榮富、黃志寅、周揚(yáng)東、彭煜欽、吳普偉、莫善云、陳俊達(dá)等參與了資料的收集和校對(duì)整理工作，在此表示感謝。本書(shū)撰寫(xiě)過(guò)程中參考了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，在此對(duì)相關(guān)作者表示衷心的感謝。本書(shū)的撰寫(xiě)工作得到了廣東省氫能與燃料電池工程技術(shù)研究中心和廣州大學(xué)黃埔氫能源創(chuàng)新中心全體師生的大力支持，在此表示衷心感謝。由于編著者能力有限，書(shū)中難免存在遺漏和不當(dāng)之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。編著者2025年1月

廣州大學(xué)特聘教授，黃埔氫能源創(chuàng)新中心主任，鴻基創(chuàng)能科技（廣州）有限公司董事長(zhǎng)和首席技術(shù)官，加拿大國(guó)家工程院院士。廈門(mén)大學(xué)博士學(xué)位，加拿大巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)公司前高級(jí)研究員，在電化學(xué)尤其是燃料電池領(lǐng)域具有30余年研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。

第1章緒論1本章參考文獻(xiàn)4第2章質(zhì)子交換膜燃料電池介紹及應(yīng)用52.1引言52.2PEMFC發(fā)展史92.3PEMFC結(jié)構(gòu)和原理112.4PEMFC關(guān)鍵零部件122.4.1催化層122.4.2催化劑132.4.3質(zhì)子交換膜162.4.4氣體擴(kuò)散層172.4.5雙極板202.5PEMFC的實(shí)際應(yīng)用21本章參考文獻(xiàn)25第3章PEMFC催化劑和催化層273.1引言273.2陽(yáng)極催化劑的發(fā)展和挑戰(zhàn)293.3陰極催化劑的發(fā)展和挑戰(zhàn)363.4PEMFC催化層的理性設(shè)計(jì)40本章參考文獻(xiàn)42第4章離聚物和質(zhì)子交換膜524.1引言524.2離聚物的發(fā)展524.3質(zhì)子交換膜的發(fā)展554.4離聚物和質(zhì)子交換膜的挑戰(zhàn)65本章參考文獻(xiàn)68第5章氣體擴(kuò)散層745.1引言745.2材料755.3氣體擴(kuò)散層特性775.3.1微孔層775.3.2基底層815.4工業(yè)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展925.4.1國(guó)際上的應(yīng)用及其進(jìn)展情況935.4.2國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化情況93本章參考文獻(xiàn)95第6章膜電極1096.1引言1096.1.1膜電極簡(jiǎn)介1096.1.2MEA在產(chǎn)業(yè)鏈中的環(huán)節(jié)1126.1.3MEA的市場(chǎng)規(guī)模1136.1.4MEA行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1156.2MEA制備技術(shù)的發(fā)展1186.2.1第一代熱壓法膜電極1206.2.2第二代涂覆催化劑的膜電極1206.2.3第三代有序化膜電極1236.3MEA制備工藝的進(jìn)展1366.3.1接觸式MEA制備方法1376.3.2非接觸式MEA制備方法1386.3.3間接式MEA制備方法1406.3.4雙面直涂技術(shù)及其挑戰(zhàn)141本章參考文獻(xiàn)142第7章雙極板1467.1雙極板在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1477.2雙極板種類(lèi)1487.2.1石墨雙極板1497.2.2金屬雙極板1507.2.3復(fù)合材料雙極板1527.2.4結(jié)論1547.3雙極板流場(chǎng)結(jié)構(gòu)1557.4雙極板制造方法1587.4.1石墨雙極板的制造方法1587.4.2金屬雙極板的制造方法1597.4.3復(fù)合材料雙極板的制造方法1637.5雙極板的應(yīng)用1637.6PEMFC雙極板研究展望165本章參考文獻(xiàn)165第8章結(jié)論與展望169