什么是质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)？

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种利用氢和氧释放电能的燃料电池，其特点是一种电解质膜，称为膜电极组件（MEA），允许质子而不是电子通过。质子交换膜燃料电池具有潜在的应用前景，因为它既能利用氢又能利用氧释放电能固定和便携式...

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种利用氢和氧释放电能的燃料电池，其特点是一种电解质膜，称为膜电极组件（MEA），允许质子而不是电子通过。质子交换膜燃料电池具有潜在的应用前景，因为它既能利用氢又能利用氧释放电能固定和便携式燃料电池。

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MEA有阳极侧和阴极侧。电流流入MEA的阳极侧并流出其阴极侧。质子交换膜燃料电池输送氢气在MEA阳极侧，氢原子分裂成电子和质子，这个过程可以用一个方程式来表示：H2->；2e-+2H+。在这个反应中，质子穿过MEA到达其阴极侧，电子通过外部电路进入MEA阴极侧。这些过程的结合产生了一个电流。
质子交换膜燃料电池也将氧气输送到MEA的阴极侧。如果双原子氧分子（O2）可以分裂成氧原子，质子通过MEA能与这些氧原子反应生成水分子，这种反应也可用一个方程表示：O+2H++2e-->；水。
为了产生电，MEA必须满足几个标准。它不能让氢气或氧气通过它。MEA还必须能够抵抗阳极侧的氧化作用和阴极侧的还原作用。
铂催化剂可用于分离氢分子但是，用铂催化剂分解氧分子会产生很大的电损耗铂催化剂的另一个问题是，极少量的二氧化碳会显著降低它们的性能。截至2010年，科学家还没有发现一种实用的分解氧分子的催化剂，但由碳、铁和氮组成的催化剂显示出了最大的希望。这方面的主要困难在于催化剂是它的反应速度在短时间内迅速下降。
水在质子交换膜燃料电池中也会造成电损失。燃料电池必须防止过量的水淹没MEA，但要有足够的水来防止MEA干燥。质子交换膜燃料电池的水管理是困难，因为水被吸引到MEA的阴极侧。电渗泵是解决这个问题的一种可能的方法。