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需求背景

（介绍技术需求背景情况，不超过1000字。） 燃料电池是将氢能可控地转换为电能的先进能源转换装置，在使用过程中，氢气和氧气通过气体扩散层分别进入电池阳极和阴极，氢气在阳极催化生成质子、质子穿过质子交换膜，到达阴极与氧反应生成水排出；电子从外电路输出电能。燃料电池效率高、零排放，是汽车、舰船装备等重要产业的下一代能源动力技术，市场前景巨大。 燃料电池主要部件包括膜电极组件（简称“膜电极”）和双极板，其中，膜电极是燃料电池的“芯片”，由催化层、质子交换膜、扩散层和密封结构组成，是燃料电池电化学反应的核心区域。 传统GDE技术，催化层厚（≥30μm），铂用量高；由于电化学反应单元与气体传质单元重合，催化效率低、性能低。新型CCM型膜电极与传统GDE型膜电极的差别在于催化层直接涂敷于质子交换膜上，催化层厚度小、成本低；且有效分离了电化学反应单元和气体扩散单元，解决了电化学反应单元和气体扩散单元功能需求的突出矛盾，大电流工作性能显著提升。因此，CCM型膜电极十余年来一直是国际燃料电池领域竞相开发的新一代燃料电池核心技术和高功率密度燃料电池国际前沿技术，也是丰田公司2014年底推出并获得巨大商业成功的Mirai燃料电池车的核心技术。 我国电动汽车、可再生能源发电等产业快速发展，亟需高性能的燃料电池技术提供动力、能量转换技术支撑。由于膜电极依赖进口，且高性能的膜电极对我国技术封锁，严重制约了相关产业的发展。我国燃料电池产业对低铂、高效膜电极关键材料有着重大战略需求，尤其对于催化剂高活性利用、超薄催化层结构制备、高通量气体扩散电极制备以及高稳定性膜电极连续化制备等技术瓶颈，需要开展低铂、高效CCM型膜电极制备技术攻关。但是，CCM型膜电极制备技术复杂度高、水/气管理难度大，相关技术被美国Gore、3M，英国JM、加拿大Ballard公司垄断，关键技术公开报道极少，技术无从借鉴。

需解决的主要技术难题

（详细说明当前需要解决的技术难题。不超过1000字。） 针对氢燃料电池膜电极高效率的应用需求，尤其是催化剂***@***，需要开发氧还原活性提高技术、贵金属用量降低技术、高电位循环耐久技术，抗CO污染技术，突破具备高动态工况耐受能力、兼具高性能/抗中毒特征的铂基催化剂及其百公斤级批量制备技术。根据质子交换树脂全氟主链与磺酸根侧链的溶解规律，以及溶剂化参数和极性参数复配溶剂支撑的高温高压溶解技术，可实现质子交换树脂的高效溶解，分散液粒度呈40-50nm、4-5nm双峰分布，分别对应全氟磺酸质子交换树脂的主链和侧链，实现单分散目标和优化催化层关键指标。

期望实现的主要技术目标

（详细说明技术需求预期达到的技术指标。不超过1000字。） 单分散的质子交换树脂溶液在超声高速搅拌条件下，与催化剂混合形成催化剂浆料，其中，4-5nm的亲水侧链与纳米铂催化剂2-3nm的表面复合，构建催化层质子传输通道；40-50nm的憎水主链与30nm左右的催化剂载体形成团聚体，构建电催化反应基本单元。催化层活性在***条件下达到77m2/g，***条件下达到87m2/g，催化剂利用率从传统GDE型膜电极的***%（全球最大燃料电池企业Ballard数据）提高到80%以上，解决催化剂利用效率低的突出问题。    

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