DOI:10.1016/j.ijhydene.2020.05.271
微孔層（MPL）是質子交換膜燃料電池中用于水管理的關鍵組件。近年來，采用可提供新型納米纖維結構的靜電紡絲技術制備了MPL，以提高燃料電池在常溫下的性能。然而，潛在的原因還沒有得到很好的理解，也沒有試圖研究它對冷啟動性能的影響。在這項工作中，使用無毒溶劑制備了電紡MPL，并將常溫和冷啟動條件下的水管理特性與使用相同催化劑涂覆膜（CCM）的商用MPL進行了比較。由于傳質損失顯著降低，在較高的相對濕度下，電紡MPL在70℃下的性能明顯優于商用MPL。在冷啟動條件下，電紡MPL燃料電池發電時間更長，這可能是由于更好的界面連接，有利于去除催化劑層中的水。
圖1.（a）靜電紡絲過程的示意圖。（b）靜電紡MPL的熱處理工藝。
圖2.復合納米纖維在熱處理過程中的SEM形態和直徑演變。
圖3.（a）和（b）分別以相同的放大倍數顯示電紡MPL和商用MPL的SEM圖像。（c）和（d）分別為電紡MPL和商用MPL的水接觸角圖。
圖4.在70℃和100％相對濕度下，電紡MPL和商用MPL的極化曲線和分離電壓損耗。（負極為0.1 mgPt cm-2，正極為0.25 mgPt cm-2；H2流速：0.2 L min-1；空氣流速：0.3 L min-1。兩個MPL使用相同的GDL基板。藍色線代表電紡MPL，紅色線代表商用MPL。）（要解釋此圖例中對顏色的引用，請參閱本文的網絡版本）
圖5.在70℃和60％相對濕度下，電紡MPL和商用MPL的極化曲線和分離電壓損耗。（負極為0.1 mgPt cm-2，正極為0.25 mgPt cm-2；H2流速：0.2 L min-1；空氣流速：0.3 L min-1。兩個MPL使用相同的GDL基板。藍色線代表電紡MPL，紅色線代表商用MPL。）（要解釋此圖例中對顏色的引用，請參閱本文的網絡版本）
圖6.電紡MPL和商用MPL分別在0.3和1.5 A cm-2下的電化學阻抗譜和擬合結果。EIS數據：（a）相對濕度100％；（b）相對濕度60％；EIS擬合結果：（c）相對濕度100％；（d）相對濕度60％。（負極為0.1 mgPt cm-2，正極為0.25 mgPt cm-2；H2流速：0.2 L min-1；空氣流速：0.3 L min-1；電池溫度：70℃。頻率掃描的范圍為0.1 Hz至10 kHz。藍點代表電紡MPL，紅點代表商用MPL。（要解釋此圖例中對顏色的引用，請參閱本文的網絡版本）
圖7.在-10℃和-15℃下的冷啟動過程中，電紡MPL和商用MPL的電壓變化。（負極為0.1 mgPt cm-2，正極為0.25 mgPt cm-2；H2流速：0.1 L min-1；空氣流速：0.15 L min-1。藍色線表示電紡MPL，紅色線表示商用MPL。實心電壓線表示-10℃，虛線電壓線表示-15℃。）（要解釋此圖例中對顏色的引用，請參閱本文的Web版本。）
圖8.（A）在-10℃和-15℃下的冷啟動過程中，電紡MPL和商用MPL的產物水（藍色條表示電紡MPL，紅色條表示商品MPL）。（b）分別采用電紡MPL和商用MPL在冷啟動過程中的過冷水輸送示意圖。（要解釋此圖例中對顏色的引用，請參閱本文的網絡版本）
