氫能燃料電池膜電極制備技師（高級）考試試卷及答案填空題（每題1分，共10分）1.氫能燃料電池膜電極（MEA）的三大核心組件為質(zhì)子交換膜、催化劑層和______。2.全氟磺酸型質(zhì)子交換膜的典型商品是______。3.催化劑層中，鉑基催化劑的載體通常采用______材料。4.膜電極制備中，質(zhì)子交換膜與催化劑層的結(jié)合工藝稱為______。5.氣體擴(kuò)散層（GDL）的主要作用是傳質(zhì)、導(dǎo)電和______。6.用于膜電極的催化劑，其活性組分通常為______或其合金。7.膜電極性能測試中，常用的氣體濕度條件為______（相對濕度范圍）。8.轉(zhuǎn)印法制備催化劑層時(shí)，通常采用的基底材料是______。9.質(zhì)子交換膜的關(guān)鍵性能指標(biāo)包括質(zhì)子傳導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性和______。10.膜電極制備中，擴(kuò)散層的疏水處理通常采用______浸漬工藝。單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率最高？A.全氟磺酸膜B.非氟質(zhì)子交換膜C.磺化聚醚醚酮膜D.無機(jī)質(zhì)子交換膜2.膜電極制備中，哪種方法易導(dǎo)致催化劑層厚度不均？A.噴涂法B.刮涂法C.轉(zhuǎn)印法D.電泳沉積法3.催化劑層中，Nafion溶液的作用不包括？A.質(zhì)子傳導(dǎo)B.粘結(jié)催化劑C.疏水D.導(dǎo)電4.氣體擴(kuò)散層疏水處理的目的是？A.提高質(zhì)子傳導(dǎo)率B.防止電極floodingC.增加催化劑活性D.降低電阻5.以下哪種催化劑合金抗CO中毒性能最好？A.Pt-RuB.Pt-CoC.Pt-NiD.Pt-Fe6.膜電極熱壓復(fù)合的溫度范圍通常是？A.50-80℃B.100-150℃C.180-220℃D.250-300℃7.催化劑層的厚度一般控制在？A.1-5μmB.10-50μmC.50-100μmD.100-200μm8.哪種缺陷會導(dǎo)致膜電極性能衰減最快？A.催化劑層針孔B.擴(kuò)散層局部破損C.膜與催化層剝離D.負(fù)載量不均9.膜電極測試中，陽極通常通入的氣體是？A.純氫B.重整氫氣C.空氣D.氧氣10.以下哪種材料不屬于氣體擴(kuò)散層組成？A.碳紙B.碳布C.碳黑D.Nafion膜多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.膜電極（MEA）的核心組件包括？A.質(zhì)子交換膜B.催化劑層C.氣體擴(kuò)散層D.雙極板2.全氟磺酸膜的性能特點(diǎn)包括？A.高質(zhì)子傳導(dǎo)率B.良好化學(xué)穩(wěn)定性C.高溫下性能穩(wěn)定D.成本較低3.催化劑層制備的常用方法有？A.噴涂法B.轉(zhuǎn)印法C.刮涂法D.電泳沉積法4.影響膜電極性能的關(guān)鍵因素包括？A.催化劑活性B.質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)率C.擴(kuò)散層疏水性D.膜電極厚度5.氣體擴(kuò)散層的性能要求包括？A.高孔隙率B.良好導(dǎo)電性C.機(jī)械強(qiáng)度高D.低疏水性6.鉑基催化劑合金化的目的包括？A.提高抗CO中毒B.降低成本C.提高活性D.增加穩(wěn)定性7.膜電極熱壓復(fù)合的工藝參數(shù)包括？A.溫度B.壓力C.時(shí)間D.濕度8.膜電極常見缺陷包括？A.催化劑層針孔B.膜與催化層剝離C.擴(kuò)散層疏水性不足D.負(fù)載量過高9.質(zhì)子交換膜的測試指標(biāo)包括？A.質(zhì)子傳導(dǎo)率B.甲醇滲透率C.機(jī)械強(qiáng)度D.熱穩(wěn)定性10.膜電極性能評價(jià)的常用參數(shù)包括？A.開路電壓B.功率密度C.電流密度D.耐久性判斷題（每題2分，共20分）1.質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子通過，不允許氣體滲透。（）2.催化劑層厚度越厚，膜電極性能越好。（）3.氣體擴(kuò)散層疏水處理會降低其導(dǎo)電性。（）4.轉(zhuǎn)印法制備催化劑層時(shí)，基底材料可重復(fù)使用。（）5.全氟磺酸膜在100℃以上性能急劇下降。（）6.膜電極熱壓復(fù)合時(shí)，壓力越大越好。（）7.催化劑層中Nafion含量越高，質(zhì)子傳導(dǎo)率越高。（）8.膜電極耐久性主要取決于催化劑穩(wěn)定性。（）9.碳紙氣體擴(kuò)散層比碳布孔隙率更高。（）10.雙極板屬于膜電極核心組件之一。（）簡答題（每題5分，共20分）1.簡述膜電極的組成及各部分核心作用。2.簡述催化劑層噴涂法的優(yōu)缺點(diǎn)。3.簡述膜電極熱壓復(fù)合的工藝原理及關(guān)鍵參數(shù)。4.簡述氣體擴(kuò)散層疏水處理的目的及常用方法。討論題（每題5分，共10分）1.討論影響膜電極性能的關(guān)鍵因素及優(yōu)化策略。2.討論膜電極制備中常見缺陷及解決方法。---答案部分填空題答案1.氣體擴(kuò)散層（GDL）2.Nafion膜3.碳黑（炭黑）4.熱壓復(fù)合5.支撐（機(jī)械支撐）6.鉑（Pt）7.80%-100%8.聚四氟乙烯（PTFE）膜9.機(jī)械強(qiáng)度10.PTFE（聚四氟乙烯）單項(xiàng)選擇題答案1.A2.B3.D4.B5.A6.B7.A8.C9.A10.D多項(xiàng)選擇題答案1.ABC2.AB3.ABCD4.ABCD5.ABC6.ABCD7.ABC8.ABCD9.ABCD10.ABCD判斷題答案1.×2.×3.×4.×5.√6.×7.×8.×9.√10.×簡答題答案1.膜電極組成及作用：MEA由質(zhì)子交換膜、催化劑層、氣體擴(kuò)散層組成。質(zhì)子交換膜傳導(dǎo)質(zhì)子、隔離陰陽極氣體；催化劑層是電化學(xué)反應(yīng)場所，降低活化能；氣體擴(kuò)散層負(fù)責(zé)傳質(zhì)、導(dǎo)電、支撐及疏水防flooding，三者協(xié)同實(shí)現(xiàn)高效反應(yīng)。2.噴涂法優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、連續(xù)生產(chǎn)、厚度可控；缺點(diǎn)是漿料利用率低、易受環(huán)境溫濕度影響、大面積制備效率低。需控制噴涂壓力、距離及漿料濃度保證質(zhì)量。3.熱壓復(fù)合原理及參數(shù)：利用溫度軟化膜及粘結(jié)劑，壓力使膜與催化層緊密貼合。關(guān)鍵參數(shù)：溫度100-150℃（避免膜降解）、壓力0.5-2MPa（防膜破損）、時(shí)間30-60s（保證結(jié)合強(qiáng)度）。4.疏水處理目的及方法：目的是防止液態(tài)水堵塞孔隙（flooding）。常用PTFE浸漬法：將碳紙/碳布浸入PTFE乳液，干燥后300-350℃燒結(jié)，控制PTFE濃度10%-20%避免過度疏水。討論題答案1.關(guān)鍵因素及優(yōu)化：關(guān)鍵因素包括催化劑活性（Pt-Ru合金抗CO）、膜傳導(dǎo)率（全氟磺酸最優(yōu)）、擴(kuò)散層疏水性（防flooding）、界面結(jié)合強(qiáng)度（防剝離）。優(yōu)化策略：采用高活性合金、改性膜（磺化）、精準(zhǔn)控制PTFE濃度、優(yōu)化熱壓參數(shù)。需平衡成本與性能，適配應(yīng)用場景。2.常見缺陷及解