氫能燃料電池膜電極制備技師（初級）考試試卷及答案一、填空題（共10題，每題1分）1.氫能燃料電池膜電極（MEA）的核心組成部分包括質(zhì)子交換膜、______和氣體擴(kuò)散層（GDL）。2.質(zhì)子交換膜的主要作用是傳導(dǎo)______離子，阻隔電子和氣體。3.膜電極制備中，催化層的常用制備方法有噴涂法、______和轉(zhuǎn)印法。4.氣體擴(kuò)散層（GDL）通常由碳紙、碳布和______組成，用于均勻分布?xì)怏w。5.催化層中鉑（Pt）基催化劑的主要作用是降低______反應(yīng)的活化能。6.膜電極制備過程中，需控制的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)包括溫度和______。7.質(zhì)子交換膜的厚度一般在______μm左右（常見范圍）。8.催化層的負(fù)載量通常用______（單位）來表示。9.膜電極熱壓工藝的目的是增強(qiáng)各層之間的______。10.燃料電池中，MEA的陰極催化層主要發(fā)生______反應(yīng)（填“還原”或“氧化”）。二、單項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分）1.以下哪種材料常用于質(zhì)子交換膜？A.聚四氟乙烯（PTFE）B.全氟磺酸樹脂（Nafion）C.聚乙烯D.聚丙烯2.催化層制備中，若要提高催化劑利用率，通常采用的方法是？A.增加Pt負(fù)載量B.減小Pt顆粒尺寸C.降低溫度D.增加濕度3.氣體擴(kuò)散層的微孔層（MPL）主要作用不包括？A.增強(qiáng)氣體擴(kuò)散B.提高水管理能力C.增加膜的厚度D.改善接觸電阻4.膜電極制備中，噴涂法的優(yōu)點(diǎn)不包括？A.均勻性好B.適合批量生產(chǎn)C.操作簡單D.成本極高5.以下哪種是MEA的關(guān)鍵性能指標(biāo)？A.重量B.顏色C.電壓密度D.長度6.質(zhì)子交換膜的耐溫范圍一般不超過？A.80℃B.120℃C.150℃D.200℃7.催化層中，Nafion的作用是？A.傳導(dǎo)質(zhì)子B.傳導(dǎo)電子C.催化反應(yīng)D.擴(kuò)散氣體8.膜電極熱壓時(shí)，壓力一般控制在？A.0.1-0.5MPaB.1-5MPaC.10-20MPaD.50-100MPa9.以下哪種不是MEA制備的常見缺陷？A.催化層不均勻B.各層結(jié)合緊密C.膜破損D.微孔層缺失10.燃料電池中，MEA的陽極催化層發(fā)生的反應(yīng)是？A.H?→2H?+2e?B.O?+4H?+4e?→2H?OC.H?O→H?+OH?D.無反應(yīng)三、多項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分）1.MEA的核心組成部分包括？A.質(zhì)子交換膜B.催化層C.氣體擴(kuò)散層D.外殼2.催化層常用的制備方法有？A.噴涂法B.轉(zhuǎn)印法C.刮涂法D.電鍍法3.質(zhì)子交換膜的性能要求包括？A.高質(zhì)子傳導(dǎo)率B.低氣體滲透率C.高機(jī)械強(qiáng)度D.低耐化學(xué)性4.氣體擴(kuò)散層的材料要求包括？A.高導(dǎo)電性B.高孔隙率C.高機(jī)械強(qiáng)度D.低疏水性5.膜電極制備中，影響催化層均勻性的因素有？A.噴涂參數(shù)B.漿料濃度C.環(huán)境濕度D.催化劑種類6.以下哪些是MEA的性能測試指標(biāo)？A.電壓-電流密度曲線（IV曲線）B.功率密度C.使用壽命D.重量7.催化層中Pt基催化劑的特點(diǎn)包括？A.催化活性高B.成本高C.易中毒D.導(dǎo)電性差8.膜電極熱壓工藝的參數(shù)包括？A.溫度B.壓力C.時(shí)間D.濕度9.以下哪些是MEA制備的質(zhì)量控制要點(diǎn)？A.催化層負(fù)載量均勻性B.質(zhì)子交換膜完整性C.各層結(jié)合力D.外觀尺寸10.燃料電池中，MEA的水管理相關(guān)因素包括？A.質(zhì)子交換膜含水量B.氣體擴(kuò)散層疏水性C.催化層孔隙率D.環(huán)境溫度四、判斷題（共10題，每題2分）1.質(zhì)子交換膜只傳導(dǎo)質(zhì)子，不傳導(dǎo)電子。（）2.催化層中Pt顆粒越大，催化活性越高。（）3.氣體擴(kuò)散層的微孔層（MPL）可以省略。（）4.膜電極制備中，噴涂法比轉(zhuǎn)印法更適合批量生產(chǎn)。（）5.全氟磺酸膜（Nafion）的耐溫可達(dá)150℃以上。（）6.催化層的負(fù)載量越高，MEA性能越好。（）7.熱壓工藝可以增強(qiáng)MEA各層之間的結(jié)合力。（）8.MEA的陰極催化層發(fā)生氧化反應(yīng)。（）9.氣體擴(kuò)散層的碳紙比碳布導(dǎo)電性更好。（）10.MEA制備過程中，環(huán)境濕度對催化層質(zhì)量無影響。（）五、簡答題（共4題，每題5分）1.簡述氫能燃料電池膜電極（MEA）的核心組成及各部分作用。2.膜電極制備中，噴涂法的主要步驟是什么？3.簡述質(zhì)子交換膜的性能要求。4.膜電極制備中，熱壓工藝的目的和關(guān)鍵參數(shù)是什么？六、討論題（共2題，每題5分）1.分析催化層Pt負(fù)載量對MEA性能的影響，以及如何平衡負(fù)載量與成本？2.討論膜電極制備中常見的質(zhì)量缺陷及解決方法。---參考答案一、填空題1.催化層2.氫（或質(zhì)子）3.刮涂法（或絲網(wǎng)印刷法）4.微孔層（MPL）5.電化學(xué)反應(yīng)（或氫氧反應(yīng)）6.濕度7.25-100（或50）8.mg/cm2（或μg/cm2）9.結(jié)合力10.還原二、單項(xiàng)選擇題1.B2.B3.C4.D5.C6.A7.A8.B9.B10.A三、多項(xiàng)選擇題1.ABC2.ABC3.ABC4.ABC5.ABCD6.ABC7.ABC8.ABC9.ABCD10.ABCD四、判斷題1.√2.×3.×4.√5.×6.×7.√8.×9.√10.×五、簡答題1.MEA核心由質(zhì)子交換膜、催化層、氣體擴(kuò)散層（GDL）組成。①質(zhì)子交換膜：傳導(dǎo)質(zhì)子，阻隔電子和氣體，防止陰陽極短路；②催化層：含Pt基催化劑，降低氫氧反應(yīng)活化能，加速電化學(xué)反應(yīng)；③GDL：碳紙/布+微孔層，均勻分布?xì)怏w、導(dǎo)出電子、管理水熱。三部分協(xié)同實(shí)現(xiàn)發(fā)電，是燃料電池核心單元。2.噴涂法步驟：①制備催化漿料：催化劑（Pt/C）+Nafion溶液+溶劑超聲分散；②預(yù)處理基底（膜/轉(zhuǎn)印膜）；③噴槍均勻噴涂，控制壓力、距離、速度；④低溫烘干（60-80℃）去溶劑；⑤熱壓結(jié)合GDL。優(yōu)點(diǎn)是均勻性好，需控漿料濃度和環(huán)境參數(shù)。3.質(zhì)子交換膜要求：①高質(zhì)子傳導(dǎo)率；②低氣體滲透率（防H?/O?混合）；③高機(jī)械強(qiáng)度（耐受壓力拉伸）；④耐化學(xué)性（酸堿/氧化還原）；⑤合適含水量（維持傳導(dǎo)率）；⑥低電子導(dǎo)電性（防短路）。直接影響MEA壽命和效率。4.熱壓目的：增強(qiáng)各層結(jié)合力，減少接觸電阻，提高密封性。關(guān)鍵參數(shù)：①溫度80-120℃；②壓力1-5MPa；③時(shí)間1-5min；④冷卻方式（隨爐/快速）。需匹配膜材料，避免結(jié)合差、膜破損。六、討論題1.Pt負(fù)載量影響：過低→活性不足，功率低；過高→成本劇增，顆粒團(tuán)聚，利用率降。平衡方法：①優(yōu)化催化劑結(jié)構(gòu)（核殼、多孔載體）；②控制備工藝（噴涂均勻，避免過厚）；③匹配工況（乘用車/stationary調(diào)整負(fù)載）；④探索低Pt/非Pt催化劑（Pt-Co合金