下一代聚合物电解质燃料电池的催化层工程：设计、材料和方法的综述

摘要 聚合物电解质燃料电池（PEFCs）是对依赖化石燃料的汽车和能源领域的有前景的替代品。在过去十年中，它们的商业化程度不断提高；然而，在耐久性和性能方面的显著限制阻碍了它们的商业应用。催化层（CL）设计被普遍认为影响设备的功率密度和耐久性；尽管如此，由于测试条件、实验设计和报告的数据类型的差异，达成共识的机会很少。这一问题因催化层设计的多个方面（例如催化剂支撑、质子导电性、催化剂、制造和形态）之间显著的相互依赖性而进一步加剧；因此，需要更广泛的理解，以优化性能、提高耐久性并降低成本。本文回顾了聚合物电解质燃料电池领域的前沿研究，探讨了不同制造技术、电解质分布、支撑材料、表面化学和总体孔隙率对功率密度和耐久性的影响。这些研究从应用角度进行批判性评估，以提供最相关和有前途的路径，以制造和测试具有商业可行性的电池。对催化层设计和制备的竞争性方面的整体观点将促进优化催化层的开发，特别是新型催化剂支撑材料的应用。