质子膜的在溶剂中溶胀现象

　　利用质子膜的在溶剂中溶胀及干燥后自动恢复到原始尺寸的现象，提出预先溶胀的方法提高催化层与质子膜结合的有效面积和紧密程度，从而提高膜电极的性能。本研究的结果证明了上述结论。同时可以看到，即使不经过粗糙化处理，采用预先溶胀的方法获得的膜电极的性能相对于传统型膜电极也有较为显著的提高。

　　相对于质子膜的预先溶胀和随后收缩来扩大燃料电池三相催化反应界面，质子膜的表面粗糙化还有利于催化层与质子膜更为紧密的接触，从而进一步增大电化学反应活性面积。

　　前已述及，依靠质子膜的溶胀可以在一定程度上使催化层与膜接触更为紧密。然而，由于膜的表面较为平滑，Ink在膜的表面容易发生流动现象，这样催化层的均匀性难以保证，将Nafion117膜粗糙化后，依靠膜的表面不平，可以在一定程度上阻止Ink在快速干燥过程中流动，提高催化层的均匀性。

　　粗糙化后，三相界面扩大，部分先前未参与反应的Pt的催化活性得以实现，其利用率增大，从而在宏观上表现为膜电极性能的提高。三种膜电极对应的氧电极的性能及各自Pt的利用率。从表中可以看到，Nafion117表面粗糙化后，其对应的Pt的利用率已达到355%.由于催化剂的利用提高，07V对应的膜电极输出电流和峰值输出功率也相应增大。