CCM膜电极，全名为复合膜电极（Catalyst-CoatedMembrane），是氢燃料电池的核心组件之一。以下是对CCM膜电极的详细介绍：

　　一、结构组成

　　CCM膜电极主要由质子交换膜、催化剂层和气体扩散层三部分组成。在制备过程中，首先将催化剂涂覆在质子交换膜两侧，

形成CCM，然后再把气体扩散层热压在CCM两侧，形成膜电极。这种结构使得催化剂与质子膜结合牢固，不易脱落，从而有效

改善催化层与质子膜之间的界面电阻，降低质子在界面上的传输阻力，提高电池性能。

　　二、工作原理

　　在氢燃料电池中，氢气被引入到阳极，与电极材料发生反应，产生质子和电子。质子通过CCM膜移动到阴极，而电子则通过

外部电路流动，产生电能。CCM膜电极确保质子能够顺利通过，同时阻隔电子回流，从而维持电流的稳定。这一过程实现了氢气

的化学能到电能的转换，具有高效、清洁的特点。

　　三、优势特点

　　高能量密度：由于CCM膜电极的设计使得氢气的利用率更高，能量转换更为高效。

　　耐久性强：在各种环境条件下，CCM膜电极能够保持较长的使用寿命。

　　性能优异：催化剂与质子膜结合牢固，有效降低了界面电阻和质子传输阻力，提高了电池性能。

　　四、CCM三合一膜电极制备工艺

　　主要工艺流程为：催化剂浆料配制——催化剂通过热转印/直涂等方法担载到PEM上——密封边框加工——形成MEA

　　催化剂浆料配制

　　物料准备

　　阳极浆料：重量比约15%的Pt-C催化剂、重量比约40%的去离子水和40%的甲醇类有机溶剂、约5%的聚离体溶液做粘合剂。

　　阴极浆料：重量比约20%的Pt-C催化剂、重量比约35%的去离子水和35%的甲醇类有机溶剂、约10%的聚离体溶液做粘合剂。

　　浆料分散设备

　　说明：分散设备可以用浆式搅拌机、球式搅拌机、超声波分散机等设备。

　　分散搅拌，浆料混合均匀。（阴阳极的成份差异需要分别配制加工）

　　配制过程参数控制：

　　a.阴极铂载量：0.4mg/cm²

　　b.阳极铂载量：0.1mg/cm²

　　c.环境控制：无污染物d.分散搅拌时间：＞1h

　　e.建议搅拌温度：2摄氏度f.建议搅拌转速：600~4000rpm

　　影响品质因素：搅拌分散时间、温度，环境

　　品质特征：多孔性、粘度、铂分布的均匀性

　　2、催化剂担载到PEM上

　　目前，已被用来进行催化剂浆料担载的方法有超声喷涂法、电喷雾法、丝网印刷法、转印法、刷涂法、溅射法、

电化学沉积法、直接涂布法等。其中转印法、直接涂布被采用较多，比如双面转印、阴极直涂阳极转印、双面直涂等。

　　膜电极CCM生产工艺

　　热转印CCM法

　　直涂式CCM法

　　传送辊的间接涂布式CCM法

　　CCM双面直涂技术

　　3、膜电极（MEA）密封边框的加工

　　材料准备：上制程加工好的两面涂有阴阳催化剂的卷料、涂布有接着层的密封边框卷料（材料为PI、PET、PEN等）

　　设备：传送带、转向辊、定制的模切辊、层压辊、真空模切辊(可以是一种定制设备）。

　　密封边框加工方式流程示意图

　　影响品质因素：

　　a.各辊轴的同向、同轴平行对齐等。（多层料不能跑偏）

　　b.边框和CCM之间的位置公差。

　　品质特征：

　　a.密封边框的精准定位

　　b.MEA表面无污染

　　c.密封边框与CCM的连接强度

　　至此一个完整的MEA卷料就形成了。

　　五、挑战与机遇

　　尽管CCM膜电极在氢能源技术中展现出无与伦比的潜力，但仍面临一些挑战。例如，制造成本高、材料

选择有限以及技术标准尚未统一等。然而，随着技术的进步和对氢能源需求的增加，CCM膜电极的市场前景依然广阔。

加大研发投入、寻找更高效经济的材料和制造工艺、以及政策的支持都是推动CCM膜电极发展的关键。

　　六、发展趋势

　　目前，CCM膜电极技术正处于快速发展阶段。随着技术的不断进步和成本的逐步降低，CCM膜电极在氢燃料电池领域的

应用将更加广泛。同时，为了进一步提升电池性能和降低成本，研究者们正在致力于开发更低铂载量、更高性能的CCM膜电极

以及有序化膜电极等新型膜电极技术。

　　CCM膜电极作为氢燃料电池的核心组件之一，具有高能量密度、耐久性强和性能优异等特点。尽管面临一些挑战，但随着

技术的不断进步和市场的不断拓展，CCM膜电极的应用前景依然广阔。