随着各国政策支持和燃料电池产业的发展，燃料电池市场进入快速发展阶段，我国燃料电池汽车示范推广规模已超过1.6万辆，累计行驶里程超3.5亿公里。虽然燃料电池乘用车和商用车等领域得到了广泛的应用，但是低成本、高性能仍然是商业化面临的瓶颈。
未势能源第二代高性能膜电极（MEA），基于整车需求进行创新性设计，应用超薄膜材和可量产的有序化膜电极技术，通过持续突破技术瓶颈，不断优化生产工艺，在测试评价技术、高传质技术、低电密自增湿等技术方面取得重大突破，总铂载量≤0.3mg/cm?，功率密度＞1.8 W/cm? @0.6V，达到了国际先进水平，获得了众多关注。
本文聚焦未势能源第二代高性能膜电极开发，分享一些研发经历和研发l成果。
未势能源第一代与第二代膜电极性能对比
正文
鉴于电动车、氢内燃机、燃料电池等新能源各项技术的不断发展，未势能源深刻认识到膜电极作为核心零部件的重要性以及加速开发的必要性，优先启动高性能膜电极产品研发项目，在项目开发初期导入膜电极快速开发流程，开展多技术平行开发。基于项目测试特点创新设计了新型的流场结构，开发并导入二代单电池测试体系中，极大的提升了材料选型的效率和准确性。为保证产品快速进入市场，未势能源膜电极团队在短期内迅速突破了涂层定量化评价技术、低铂催化层制备技术、快速制浆技术、试制线直涂技术等多项行业关键技术瓶颈，通过单电池及短堆的验证，在车端工况下全尺寸膜电极短堆性能超出项目目标，在0.6V下超过3.0A/cm?，性能稳居业内技术前列，甚至微幅超越了中国十四五计划和欧盟盖亚计划(GAIA Project)等战略指标。
目前，未势能源第二代膜电极已具备小批量生产能力，产品批次及稳定性满足交付要求，即将开启交付生产。在开发过程中建立的数十项新技术，已转入量产并完成了专利布局和保护，部分核心技术如下：
1) 新测试评价技术
2) 高传质材料技术
3) 高传质催化剂层制备技术
4) 自增湿技术
下面，针对以上四项技术，做一些简单概述。
01
新测试评价技术
项目初期，膜电极团队通过对项目目标、需求、周期和成本的分析，认为应该首先开发一套具有高预测性的单电池测试评价体系，减少短堆测试数量，这样既能降低开发成本，也能缩短开发周期。通过对当前市场上主流单电池与短堆性能的分析与分解，识别出单电池与短堆性能差异点，未势能源膜电极团队开发出高预测性单电池工装并导入二代膜电极开发项目中。高预测性单电池工装与短堆性能具有高度一致性，凭借着新测试评价技术，使得开发进度得以快速推动。
全尺寸短堆与传统/新一代高预测性单电池性能一致性对比
02
高传质材料技术
为实现高性能目标，未势能源膜电极团队通过选用具有特殊载体的合金催化剂匹配超薄膜材，搭配高传质GDL开发出高活性、高传质的膜电极结构。在GDL应用方面，未势能源并行开展了MPL改性技术的研发，通过改性MPL层的水管理能力来实现性能的大幅提升，该技术操作简单，所得GDL性能超越了成熟的商用GDL，为产品目标达成保驾护航。
未势能源高传质MPL改性技术与商用GDL的性能对比
03
高传质催化剂层制备技术
如何提升催化剂层的传质能力是业内一个普遍的难题，基于上一代膜电极开发的技术积累，未势能源膜电极团队通过在催化层中引入独特结构的添加剂，使得它与催化剂载体相互协作改善催化层的微观结构，形成了有序的三相通道，加速反应过程中的水气传输，大大降低传质阻抗，从而提升膜电极的电化学性能。
添加剂对性能提升的影响
04
自增湿技术
基于终端客户需求及市场发展动态，未势能源膜电极团队积极开展自增湿技术的研发。未势能源自增湿技术从多个方面入手实现了膜电极水管理，使得膜电极可以在低湿条件下稳定运行，实现自增湿，达到自增湿的目的。下图短堆#16即为基于自增湿方案制备的膜电极，可以看出在干工况下具备自增湿设计的膜电极（#16）能够有效改善小电密点的膜干状态，较无自增湿设计的膜电极（#15）性能更优。
干工况下导入自增湿技术性能表现
总结
膜电极处于燃料电池上游，是氢燃料电池的最核心部件，其难点在于核心材料的应用、制备工艺连续化以及产品工程化等。未势能源第二代膜电极达到国际先进水平，实现了高性能突破和小批量生产，并可通过选搭不同的技术方案，定制化满足不同客户的各种应用场景，体现了未势能源膜电极产品的柔性化和工程应用实力。
