另一种是从膜电极和催化层结构的角度出发，通过寻找新的膜电极制备方法和制备工艺来改善PEMFC性能。这种方式涉及因素广，能从整体上协调反应进程，提高燃料电池性能，进而成为研究的重点。
米国能源部提出车用膜电极技术指标是：成本小于14美刀千瓦；耐久性要达5000小时；额定功率下功率密度达到1Ｗ2。
按此要求，贵金属铂的总用量应小于0125毫克每平方厘米，09Ｖ时电流密度应达到044Ａ／gPt。
目前性能最好的膜电极是由3Ｍ公司研发的纳米结构薄膜（NSTF）电极，其铂含量可降至015g2，但容易发生水淹，需解决耐久性问题；
国内推出膜电极产品并对外销售的企业并不多，技术水平与国外存在较大差距。
制备价格低廉、性能高、耐久性好的膜电极成为世界各国研究人员广泛关注的热点研究课题。
妮塔莉亚介绍着相关的信息，苏鑫也意识到了。
“看来，我们直接从3M那里下手就行了吧，他们既然有现成的东西，拿过来模仿一番，总是问题不大？”苏鑫忽然说了句。
对此，妮塔莉亚没有回复他，反而翻个大白眼。
先不说他们不对外单独销售膜，就是买来组建进行逆向研发，也会涉及到大量的技术壁垒，你确定真的要那么做？
“嗯……”
苏鑫哼唧一番，没有说话。
其实也能办成，人类做不到的事情，小卫士能完美的解决。
但是吧……
如果只是拿到3M的产品，绕开专利并且进行同路线仿制，只会被同行们笑掉大牙。
毕竟，他们承接的是一个要改善现有材料，成为世界第一的项目。
如果单纯的逆向工程，太不像话。
“那我们自己做的难度在哪里？”取巧不成的话，只能够自己想办法。
妮塔莉亚翻翻资料，找出来制备的办法。
“你看，这里是发展历史主流的方法。按照潮流来说，或许最新的方法是我们的突破口。”
传统膜电极制备方法根据支撑体的不同可以分为两类：
一类是CCS法，是将催化剂活性组分直接涂覆，分别制备出涂布了催化层的阴极和阳极，然后用热压法将他们压制在PEM两侧得到MEA。
另一类是CCM法，是将催化剂活性组分涂覆在质子交换膜两侧，再将阴极和阳极分别贴在两侧经热压得到MEA。
CCS法制备MEA的优点在于制备工艺相对简单成熟，制备过程利于气孔形成，PEM也不会因“膜吸水”而变形。缺点是制备过程中催化剂容易渗透中，造成催化剂浪费和较低的催化剂利用率。另外，内部结合力也通常较差，界面阻力大。
CCM法能够有效提高催化剂利用率、大幅度降低质子传递阻力，成为当前主流技术。
无论是CCS法还是CCM法，制备过程中都需要将催化剂活性组分负载到支撑体上，按照具体的涂覆方式，可以分为转印法、刷涂法、超声喷涂法、丝网印刷法、溅射法、电化学沉积法等。
使用比较多的是转印法、电化学沉积法、超声喷涂法。
转印法是以前采用较多的办法，目前渐渐放弃。
电化学沉积法高效、精确、可扩展，在保证燃料电池性能的前提下，能够有效降低金属铂的负载量，那是膜电极制造的主要成本来源。
但是，他缺点也很明显，就是沉积的催化剂颗粒粒径较大且大小不均，并且还有团聚的现象。
超声喷涂法是近几年才发展起来的制备方法，将催化剂浆料在超声浴中震荡，分散均匀，然后再在超声条件下喷涂到支撑体上。
并且，可以通过自动化超声喷涂法快速重复制备，优点明显：
调控超声频率，能使喷出的材料回弹小且不易过喷涂，节约催化剂用量。
高频振动状态下，催化剂高度分散，团聚减少，喷嘴处不易发生堵塞，喷在支撑体上的催化剂排布也非常均匀，因此能够有效制备薄膜涂层；
需要解决的缺点就是，较少能耗，同时提高“打印”效率。
新的解决方案在结构设计上必须采取多维度、多方向的改进措施，以期改善三相界面上质子、电子、气体等物质的多相传输能力，提高贵金属铂利用率，进一步提升综合性能。
苏鑫一边听着妮塔莉亚的报告，一边从小卫士的总结当中寻找灵感。
随着脑海中若隐若现的灵感，他赶忙开启了启发状态。
如果捕捉到那一丝灵感，说不定直接解决问题。
“也就是说，我们还是要想办法改变‘打印’效果。并且还有优化层结构？怎么，好像有点耳熟的样子？”
苏鑫以为只是似曾相识，但是妮塔莉亚也反应过来。
“好像，确实有些耳熟啊，让我想想！”
职业药师
第264章 微空间绣花师
其实，或许在理论上，一定会有某种材料能胜任科研人员的需求。
但是在没有找到最佳路线之前，只能用各种办法去接近自己希望的目标。
“我们从膜下手？”
妮塔莉亚认为，苏鑫对于膜一类的东西，有天然的敏感程度。
不管是天然膜还是人工膜，他都能弄出重大突破！
比如，不管是自己研究的那种过滤膜，还是给电池项目弄的膜，都实现了前所未有的突破。
“其实，刚才咱们分析了不少。我也意识到，单纯的是质子膜的话，能做的工作有限……”
质子交换膜是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心元件，以全氟磺酸膜为主，目前国产化进程提速，全氟磺酸膜有机械强度高、化学稳定性好、湿度大条件下导电率高等优点。
但是同时也存在缺点：温度升高时会引起质子传导性变差、高温时易发生化学降解、单体合成困难、成本高等。
因此各机构也在研究其他类型的膜，包括复合膜、高温膜、碱性膜等。
质子交换膜目前主流趋势是全氟磺酸增强型复合膜，质子交换膜逐渐趋于薄型化，由几十微米降低到十几微米，降低质子传递的欧姆极化，以达到更高的性能。
开发低铂、高反应效率的CCM型薄催化层膜电极是目前质子交换膜燃料电池开发的重要技术方向。
就拿不在反鑫未来联盟里边的科慕来说，它的化学稳定性强、机械强度高、在高湿度下导电率高、低温下电流密度大、质子传导电阻小、目前市场占有率最高。
并且是巴拉德的长期合作伙伴。
就算是另外几个巨头反对他们，依然能取得来源。
最主要的是小卫士并没有效果特别显着的方法，所以苏鑫决定先在其他地方下手，等到遇上瓶颈以后，再说。
“总不能是催化剂吧，那更加是大坑了。”
在妮塔莉亚的眼里，催化剂绝对是一个令人头疼的研究方向。
虽然催化剂有可能实现质的飞跃，但是那个并没有捷径好走。
需要长年累月的研究，不断积累数据。
小卫士没有足够大的样本量，也没有办法进行引导。
现有的研究方向，就是在大量使用铂金属的情况下，降低铂的使用率，或者完全使用无铂化的催化剂。
虽然PtC是目前主流，但超低铂、无铂是未来方向。
催化剂是燃料电池的关键材料，催化剂作用于氢气，使电子离开氢原子。目前燃料电池中常用的商用催化剂是PtC，由大约三到五纳米的纳米级的Pt颗粒和支撑这些Pt颗粒的大比表面积活性炭构成。
质子交换膜燃料电池商业化进程中的主要阻碍之一是价格高昂的贵金属催化剂，虽说现在铂载量已大幅下降，但是没有的话那将更好。
所以超低铂或无铂是未来研究重点。
燃料电池零部件的成本主要来源于原材料与加工费用，米国公司发布的报告显示，在目前技术水平下，加工成本主导的部件，如质子交换膜、气体扩散层的成本可通过规模化生产来降低。
但材料成本占主导的催化剂难以通过量产来降低成本。
因此，减少铂的使用量才是降低催化剂成本的有效途径。
铂催化剂除了受成本与资源制约外，也存在耐久性问题，主要体现在稳定性上。
通过燃料电池衰减机制分析可知，燃料电池在车辆运行工况下，催化剂会发生衰减，如在动电位作用下会发生Pt纳米颗粒的团聚、迁移、流失等。
针对这些成本和耐久性问题，研究新型高稳定、高活性的低Pt或非Pt催化剂是目前热点。
许多研究着眼于提高Pt基阴极氧还原（ORR）催化剂的稳定性、利用率、改进电极结构以降低Pt负载量，降低燃料电池成本。
另一些研究专注于开发寻找完全可以替代铂的、低成本的、资源丰富的非铂ORR催化剂。
“你说，我们从哪个方向入手？二选一的话。”
既然科慕公司能提供质子膜，那么热点之一的催化剂，无疑是最能体现功力的地方。
妮塔莉亚并不角色，苏鑫会对那个气体扩散层感兴趣。
“不不，你说的很对，催化剂是个需要积累的方向，我们现在插一脚进来并不合适。”
什么嘛！
“你不研究质子膜，又不研究催化剂，难道要研究扩散层？那个很难做出世界级的成果。”
妮塔莉亚表示怀疑，并非说是项目难度多大。
因为没有特别能体现实力的地方。
“那可不一定，有时候，世界级的成果不见得是效果第一，只要它的成本足够低，同样能成为超级成果。”
嗯？？？
妮塔莉亚一时没反应过来。
这个不是苏鑫的习惯啊，只要是他要做的项目，绝对会是碾压竞争对手的存在。
怎么看现在意思，和之前的想法区别很大啊。
“难道还能降到材料的价格么？”妮塔莉亚很是怀疑。
“哈哈，不试试怎么知道呢？我们第一步要做的，就是先降低他们的成本。
扩散层算是一个高值点，只要能将其降下来，我们再在催化剂上做工作。不能一步到位，就一小步一小步的往前爬，成就总会有的。”
现有条件下，气体扩散层是容易实现降低成本的部分，规模化生产是发展重点。
气体扩散层主要作用是为参与反应的气体和生成的水提供传输通道，并支撑催化剂。
因此，扩散层基底材料的性能将直接影响燃料电池的电池性能。气体扩散层必须具备良好的机械强度、合适的孔结构、良好的导电性、高稳定性。
通常气体扩散层由支撑层和微孔层组成，支撑层材料大多是憎水处理过的多孔碳纸或碳布。
微孔层通常是由导电炭黑和憎水剂构成，作用是降低催化层和支撑层之间的接触电阻，使反应气体和产物水在流场和催化层之间实现均匀再分配，有利于增强导电性，提高电极性能。
选择性能优良的气体扩散层基材能直接改善燃料电池的工作性能。
好的扩散层基材应满足低电阻率，高孔隙度和一定范围内的孔径分布；要有好的机械强度，化学稳定性和导热性能。
更关键的是较高的性价比。
由于炭材料的孔隙度较高，孔径可调，常常被用作制备气体扩散层，主要有炭纸、炭纤维布、无纺布和炭黑纸，此外，也有的利用泡沫金属、金属网等来制备。
工艺方面，气体扩散层所用炭纸初坯的制备方法可分为两种：湿法和干法。
湿法造纸技术制备的扩散层用炭纸具有良好且均匀的大量孔隙，能够通过调节酚醛树脂的量来控制孔隙率的大小，有利于加工成满足实际需求的炭纸。
目前全球碳纸碳布生产厂家较少，供应商主要为岛国东丽、德意志西格里（SGL）集团、岛国JSR、枫叶国巴拉德、湾湾碳能等。
内地气体扩散层量产技术还是空白，主要原因是气体扩散层的石墨化工序需要2000℃以上的高温，但高温炉技术尚未掌握。
说到最后，妮塔莉亚总算明白苏鑫为什么要选择气体扩散层了！
因为那是巴拉德现有地技术！
想来也是，只有在巴拉德现有技术上进行更新，才有可能继续使用他们的专利体系。
如果是那两项技术，还需要其他厂家的专利授权。
到时候，控制权限就不再他们手里。
苏鑫果然很鸡贼啊，越来越不像一个纯粹的科学家了。
他这么腹黑下去，不知道要变成怎样……
妮塔莉亚在心里腹诽着。
其实……
是她想多了，要是她知道，苏鑫仅仅是因为，小卫士给出的建议而做决定。
不知道自己脑补那么多的妮塔莉亚会作何感想？