车用开路怠速工况下质子交换膜燃料电池堆的衰减机理
质子交换膜燃料电池的原理和应用
质子交换膜燃料电池的原理和应用质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）是现代燃料电池的一种，也是最常用的一种。
它是一种环保，高效，可再生的能源，可在汽车，船舶，飞机，社区和工业生产等多个领域应用。
本文将围绕其原理和应用进行论述。
一、PEMFC的原理PEMFC是一种电化学能量转换器，主要由阳极，阴极，质子交换膜和电解液组成。
以氢气作为燃料，氧气或空气作为氧化剂，水作为产物。
整个反应过程中产生电子和质子，所以被称为电化学反应：H2+2O2+4e-→2H2OPEMFC的原理是在阳极上，水分子和氢分子发生催化氧化反应，分解为质子和电子。
电子通过外部电路流向阴极，产生电流。
质子通过质子交换膜进入阴极，与氧分子反应，形成水。
反应前后的原子数和电荷数相等，所以PEMFC是一个零排放的系统。
二、PEMFC的应用PEMFC具有杰出的环保性、高效性和可再生性，因此在各个领域都有广泛的应用。
1. 汽车PEMFC在汽车领域的应用主要是氢燃料电动车，目前已有大批量的汽车厂商开始开发和推广PEMFC汽车。
相比传统燃油汽车，PEMFC汽车具有零排放、低噪音、高性能、能源可再生等优点。
2. 航空PEMFC在航空领域的应用可以大大提高航空器的燃油效率，同时降低航空器的排放。
目前，一些国家已经开始开展PEMFC的应用研究，如燃料电池无人机和PEMFC飞机等。
3. 住房和社区在住房和社区方面，PEMFC可以作为高效的发电设备，可以为住宅或社区提供电力，并且同时提供热能。
这种方式具有高效、节能、环保、经济等优点。
目前欧美一些国家已经开始推广PEMFC的应用。
4. 工业生产PEMFC在工业生产领域的应用主要是作为备用发电机组或受限电网中的储能装置。
其高效性和环保性是其他发电方式所无法比拟的。
三、PEMFC的未来PEMFC作为一种全天候，高效，低污染，可再生绿色能源，具有广泛的应用前景。
质子交换膜燃料电池退化机制及寿命预测方法综述
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燃料电池中的质子传递机理研究
燃料电池中的质子传递机理研究燃料电池（Fuel Cell）是一种将化学能直接转化为电能的高效、清洁的能源转换技术。
燃料电池需要用到质子交换膜，控制质子的流动来产生电能。
因此，燃料电池中的质子传递机理研究是重要的技术难题之一。
一、质子交换膜燃料电池的基本原理质子交换膜燃料电池是将氢气和氧气通过质子交换膜进行反应，产生电能。
质子交换膜对电池的性能具有决定性的影响。
在燃料电池中，氢气分子在负极处被带电，产生质子和电子。
由于电子无法直接通过电解质膜，只能通过外电路流动，从而产生电能。
质子则通过质子交换膜，在正极处与氧气发生反应，生成水和热。
二、白金催化质子传递的问题在燃料电池中，白金是常用的催化剂，可以促进水的分解反应，加速质子传递。
但是，白金催化质子传递的效率较低，需要加入更多催化剂，导致成本较高。
此外，白金也易受到污染，减少其效率。
因此，燃料电池中的质子传递机理研究主要是探索新的、高效的催化剂，以及如何更好地控制质子的流动，提高电池的效率和稳定性。
三、质子传递机理的研究近年来，许多研究提出了不同的质子传递机理。
一些学者认为，质子的传递是通过质子跃迁的方式进行的。
这种跃迁是一个连续的过程，由水分子中的氢键组成。
其他学者则认为，质子是通过质子链传递机制进行的，也就是说，质子在氢键中传递，形成一个连续的链。
目前，研究人员还在探索其他的质子传递机制，例如，质子的传递是通过聚集态的水分子进行的。
这种质子传递机制在高压下具有很高的效率，但在正常压力下不适用。
四、结论燃料电池的应用前景广阔，但其性能和成本问题需要得到解决。
质子交换膜是燃料电池的关键技术之一，其性能决定着电池的效率和稳定性。
因此，研究质子传递机理对于提高燃料电池的性能，减少成本具有重要的意义。
未来，研究人员需要继续探索新的质子传递机理，寻找更好的催化剂，推动燃料电池技术的发展。
质子交换膜燃料电池原理及其应用
质子交换膜燃料电池原理及其应用质子交换膜燃料电池（PEMFC）是最流行的燃料电池类型之一。
它不仅可以在多个领域应用，还可以转换更清洁、更高效的能源来源。
本文旨在简单介绍PEMFC的原理和应用。
PEMFC的原理PEMFC的核心是质子交换膜。
这个膜能够将氢气和氧气分开，并将其转换为电能。
质子交换膜是一种由聚合物成分制成的薄膜。
在 PEFC 中，氢气从燃料进入电解池，而氧气从空气中进入。
这两种气体通过电解池中的膜进行交换，质子（氢离子）通过质子交换膜向阴极移动，同时电子从阳极移动。
在质子交换膜中，电子和质子进行了重组，并放出了能量。
能这种过程被称作氧化还原反应。
剩余的氧气和氢气会在电解池中进行化学反应并排出水和热。
PEMFC的应用PEMFC有很多的应用场合。
以下是一些常见的例子：1. 交通运输领域：汽车制造商已经开始将PEMFC用于汽车动力系统的制造，可以将打水气化后产生的氢气用于汽车燃料供应，提供更为环保和高效的交通方式。
2. 家用电器领域：已经有可使用PEMFC电源的家用电器市场产品，如UPS（不间断式电源）、净化器等等，使用更为稳定高效的燃料电池系统。
这些设备不仅节省了电气成本，而且还能节约能源，减少碳足迹。
3. 建筑领域：PEMFC还可以用于建筑领域，主要是用于供暖和电力生产。
它可以从天然气和水中提取氢气，从而为建筑中的供暖和电力生产提供清洁、高效和可持续的能源。
4. 军用领域：为军队提供可靠、经济、可持续的能源保障，军用基地、哨所、通信站等能源供给难题实际上已经成为一个难题，采用PEMFC技术直接解决电力供应问题，这样能充分利用自然资源，减少后勤物流，同时使其更加普及化，从而能够提高使用效率。
结论PEMFC技术在多种领域中有广泛的应用。
随着技术的不断发展，它将成为未来能源的重要来源之一，具备巨大的发展前景。
同时，在这样的背景下，大家还需要关注质子交换膜燃料电池的制造、使用和回收等一系列问题，力求打造未来更加环保、可持续的社会。
质子交换膜燃料电池铂基催化剂层降解的综述
质子交换膜燃料电池铂基催化剂层降解的综述摘要：催化剂层退化已成为质子交换膜（PEM）燃料电池发展中的一个重要的问题。
本文对近期的催化剂层的降解和耐用性问题的研究进行了综述，包括：（1）铂催化剂（2）碳载体（3）全氟磺酸离聚物和界面退化。
目的是对催化剂层的微观/宏观结构变化和正常工作或加速应力条件下的氢为燃料的质子交换膜燃料电池的性能退化（降低）之间的联系提供一个清晰的认识。
在每一部分中，对不同的降解机制及其相应的有代表性的缓解措施进行了介绍。
此外，还对一般的实验方法进行了分类，并且对评估催化剂降解的各种研究技术进行了讨论。
关键词：质子交换膜燃料电池（PEMFC）；耐久性；催化剂层；降解机理1 引言除了成本，耐久性是质子交换膜（PEM）燃料电池商业化的另一个关键问题。
到目前为止，现实生活中的电池的寿命不符合国家最先进的技术要求，例如汽车为5000小时，巴士为20000小时，和40,000小时的固定应用。
为了提高质子交换膜（PEM）燃料电池的寿命，迫切需要深刻认识每个成分的失效行为以及相应的缓解措施。
在过去的几年中，人们发表了许多重点研究质子交换膜燃料电池退化问题的论文。
研究表明，有几种因素可以影响PEM燃料电池的耐久性，这些因素包括质子交换膜变薄和由于Pt颗粒烧结或碳载体受到腐蚀，以及气体扩散层（GDL）的降解导致催化剂层（CL）的降解。
在这些之中，催化剂层（CL）退化是最关键的因素之一。
在汽车和固定应用方面，越来越多的实验结果表明催化剂的降解很严重。
增加催化剂层（CL）的耐久性成为一个重大的挑战，越来越多的研究重点放在质子交换膜燃料电池的耐久性研究上。
在质子交换膜燃料电池的催化剂层（CL），基于活性成分，催化剂可被分为三组：铂基催化剂（Pt负载在碳或其他载体）; Pt基改性催化剂，或由其它金属如铬、铜、钴、和钌形成的合金和非铂基催化剂如非贵金属和有机金属配合物。
图1列出了常用的或用于研究的质子交换膜燃料电池的催化剂以及他们的优点和缺点。
质子交换膜燃料电池气体扩散层憎水性衰减机理研究
质子交换膜燃料电池气体扩散层憎水性衰减机理研究于书淳，李晓锦*，李进，邵志刚，衣宝廉（中国科学院大连化学物理研究所，大连，辽宁，116023,Email:xjli@dicp.ac）作为质子交换膜燃料电池的重要组件之一，典型的双层气体扩散层由基底层和微孔层构成。
其中，基底层通常由憎水处理过的碳纸构成，微孔层通常由碳粉和憎水剂构成。
具有良好化学稳定性的聚四氟乙烯（PTFE）是气体扩散层中最常用的憎水剂。
在燃料电池中，气体扩散层必须具有合适的憎水性能以实现良好的导气和排水功能[1]。
然而，电池在长时间运行后，尤其是在较为苛刻的工作环境下（频繁的启动/停车、动态工况等），气体扩散层的憎水性会逐步变得下降[2]。
陈等人采用恒电位氧化法对气体扩散层进行耐久性研究，发现氧化后微孔层表面的接触角显著下降[3]。
Lee等人在研究气体扩散层耐久性的实验中也观察到同样的现象[4]。
但是，文献中并没有对憎水性下降的原因进行深入的研究。
鉴于气体扩散层憎水性的下降会引起电极水淹并最终降低电池性能，有必要对憎水性下降的原因进行深入的研究，但是目前有关这方面的报道很少[5]。
因此，我们的主要工作是在模拟的电池环境下考察气体扩散层憎水性下降的原因。
实验分为恒电位氧化及酸浸泡两部分。
恒电位氧化实验是以N2饱和的0.5M H2SO4为电解液，采用相对于饱和甘汞电极为1.25V的恒电位对气体扩散层进行氧化处理，酸浸泡实验是将气体扩散层浸泡在70℃、air饱和的1M H2SO4溶液中1200h.通过扫描电镜、红外光谱、X射线光电子显微镜、热重仪等手段对氧化前后的扩散层的特性进行分析。
恒电位氧化实验结果发现，无论是对基底层还是整平层，氧化之后表面的形貌发生了改变；此外，碳的氧化不但导致亲水性氧化物的生成而且导致了碳材料及PTFE的流失。
这也正是恒电位氧化条件下气体扩散层憎水性下降的原因。
在酸浸泡实验条件下观察到同样的现象。
图1XPS全谱（a）氧化前整平层（b）氧化后整平层（c）氧化前基底层（d）氧化后基底层Fig.1XPS survey spectra of(a)fresh MPL(b)oxidized MPL(c)fresh GDB(d)oxidized GDB图2XPS C1s拟合峰（a）酸浸泡后的基底层（b）酸浸泡后的整平层Fig.2XPS C1s peaks of(a)the immersed GDB(b)the immersed MPL 本研究为国家自然科学基金（21076210，20936008）资助项目。
车用启停工况下质子交换膜燃料电池堆的衰减机理
车用启停工况下质子交换膜燃料电池堆的衰减机理开路/怠速、变载、启停是加速燃料电池堆材料和部件老化的三大关键车用工况。
其中，启停工况下影响燃料电池耐久性的主要原因是氢/空界面造成的高界面电势差。
本文分享启停工况下燃料电池寿命的衰减机理。
启停是引发燃料电池非正常反应的一个特殊工况，其加速燃料电池衰减的最主要原因是阳极氢/空界面造成的阴极高界面电势差(可高达1.5V)。
启停工况下，构成催化层主要框架的碳载体会严重腐蚀，进而影响Pt催化剂和离聚物。
另外，阴极催化层结构受影响将产生变化甚至塌陷，降低电化学活性面积、增加电荷传质阻力和质量传输阻力。
此外，低温启动作为启停工况的一个组成部分，其结冰/融冰循环对电池关键材料和耐久性也造成显著影响。
因此，开发耐高电位的电极材料和优化启停控制策略尤为必要。
最新电堆耐久性测评国标中启停工况测试循环最新发布的《车用质子交换膜燃料电池堆使用寿命测试评价方法》国标中将变载测试循环中间增加7次启停，拆分成8段完成，每30分钟左右为1个“启停-变载-循环”小循环，如上图所述。
1个完整循环的测试，包括8次启停、217次加载、额定工况时间738s、怠速时间3680s，其中最后一次加载到基准电流工况维持90s。
在启动阶段，通常采用氢气对混入空气的阳极电极和流道进行吹扫。
在停机阶段，由于空气从阴极反渗透进入阳极，或环境空气从阳极出口进入阳极腔体，阳极会产生氢/空界面，即使采用空气吹扫，短时间内仍然会出现氢/空界面。
反向电流启停阶段，受反向电流机制影响，碳载体首当其冲。
碳载体腐蚀将引发催化剂降解和催化层结构损坏，影响电荷传输和质量传输。
启停工况下，阴极局部区域出现较大的界面电势差，危及阴极部件和结构(阴极区域指暴露在氧气环境中的阳极对应区域)。
如下图所示，启停阶段中阳极同时暴露在氧气和氢气环境中，形成氢/空界面，将电池分为左右两个区域。
(a)反向电流示意;(b)启停工况下双电池示意;(c)流道方向电势变化在启动阶段，氢/空界面向阳极出口方向移动；停机阶段，氢/空界面向阳极入口移动。
燃料电池腐蚀机理
燃料电池腐蚀机理
燃料电池的腐蚀是一个复杂的过程，涉及多种因素。
以下提供了一些燃料电池腐蚀的主要机理：
质子交换膜的衰减。
在开路/怠速工况下，阴极处于高电位，一定程度上抑制氢气在电极上的氧化反应。
阳极电位较低，氧气可能会渗透到阳极并与电极发生反应，导致金属离子的产生。
这些金属离子可能会与反应生成的自由基相互作用，从而攻击质子交换膜，引起质子交换膜的变薄、表面粗糙、裂痕和针孔等现象，进而影响质子传导率和质子交换膜的稳定性。
催化层的衰减也是一个重要因素。
阴极长期处于高电位时，容易发生铂的氧化迁移和碳腐蚀等反应，导致燃料电池电化学活性面积降低，最终导致燃料电池输出性能变差。
在流动的气体和液态水冲刷下，碳载体可能会逐渐发生腐蚀和流失，从而导致碳载体上的活性组分Pt发生迁移，甚至随着碳材料的流失而损失掉。
这些因素都可能导致催化层结构的坍塌和催化剂活性的衰退。
此外，在电池的实际运行环境中，还会经历高加湿、低PH值和高电势等极端环境。
这些因素可能会加速碳载体的腐蚀和Pt的迁移。
为了降低燃料电池的腐蚀，可以采取一系列措施。
例如，优化电池的材料和结构设计，选择耐腐蚀的材料和结构，控制运行环境和操作条件等。
此外，定期维护和检查也是降低腐蚀的重要措施。
质子交换膜燃料电池的工作原理
质子交换膜燃料电池的工作原理质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）一直以来都被认为是下一代燃料电池技术的重要代表，其主要优点包括高能量密度、高效率、环保和启动快速等。
它被广泛应用于如移动设备、轿车、酒店、医院等多个领域，但是其中最基本的工作原理我们是否已经真正了解呢？首先，我们来看一下质子交换膜燃料电池的基本框架。
一般来说，PEMFC由多个组件构成，这些组件包括氢储存罐、空气过滤器、阳极、阴极、质子交换膜等。
其中，氢储存罐主要负责储存氢气作为氢燃料，空气过滤器则负责将空气中的氧气和水分离出来以保证氧化还原反应的进行。
而阳极和阴极则分别是氢气和氧气的输入端和输出端，它们的表面上会分布着大量的质子交换膜。
那么，质子交换膜的作用是什么呢？其实，在质子交换膜燃料电池过程中，正是由于质子交换膜的存在，才能将阳极和阴极之间的氢气和氧气通过气体扩散层、催化层、电解质膜（质子交换膜）和电极反应层等一系列的物理和化学过程转化为水、电和热能的能量转换。
具体来说，当氢气输入到阳极上时，它会先通过气体扩散层进入催化层。
在催化层中，氢气会分解成电子和质子两部分，电子则会留在阳极电极表面，而质子则会通过质子交换膜进入到阴极反应层。
同样地，在阴极上，氧气从空气中经过空气过滤器到达阴极表面，此时它和质子在阴极反应层相遇，这时会产生水的化学反应，并在电极反应层中产生电子。
最后，我们来说一下质子交换膜在这个过程中的作用。
质子交换膜是一种薄膜材料，主要功能是将氢离子从阳极运输到阴极，同时禁止电子的流动。
这样，质子在质子交换膜上由阳极到达阴极时，必须通过电路流动来完成闭合，产生从阳极到阴极的电势差。
而在这个过程中，质子交换膜还可以防止氢和氧的相遇，避免产生爆炸等安全问题。
其次，质子交换膜还能有效地减少催化剂和时运输材料的数量，从而使用更少的原材料，降低了成本。
总之，质子交换膜燃料电池的工作原理受质子交换膜的控制，其过程可以简化为氢气输入→在阳极上氢气分解产生电子和质子→质子通过质子交换膜进入阴极反应层→质子和氧气结合生成水以及电荷流出.........这样的处理过程，可以有效地转化燃料化学能为电能，并高效、环保地供电，为人们的生活带来方便。
车用启停工况下质子交换膜燃料电池堆的衰减机理
车⽤启停⼯况下质⼦交换膜燃料电池堆的衰减机理开路/怠速、变载、启停是加速燃料电池堆材料和部件⽼化的三⼤关键车⽤⼯况。
其中，启停⼯况下影响燃料电池耐久性的主要原因是氢/空界⾯造成的⾼界⾯电势差。
本⽂分享启停⼯况下燃料电池寿命的衰减机理。
启停是引发燃料电池⾮正常反应的⼀个特殊⼯况，其加速燃料电池衰减的最主要原因是阳极氢/空界⾯造成的阴极⾼界⾯电势差(可⾼达1.5V)。
启停⼯况下，构成催化层主要框架的碳载体会严重腐蚀，进⽽影响Pt催化剂和离聚物。
另外，阴极催化层结构受影响将产⽣变化甚⾄塌陷，降低电化学活性⾯积、增加电荷传质阻⼒和质量传输阻⼒。
此外，低温启动作为启停⼯况的⼀个组成部分，其结冰/融冰循环对电池关键材料和耐久性也造成显著影响。
因此，开发耐⾼电位的电极材料和优化启停控制策略尤为必要。
最新电堆耐久性测评国标中启停⼯况测试循环最新发布的《车⽤质⼦交换膜燃料电池堆使⽤寿命测试评价⽅法》国标中将变载测试循环中间增加7次启停，拆分成8段完成，每30分钟左右为1个“启停-变载-循环”⼩循环，如上图所述。
1个完整循环的测试，包括8次启停、217次加载、额定⼯况时间738 s、怠速时间3680 s，其中最后⼀次加载到基准电流⼯况维持90 s。
在启动阶段，通常采⽤氢⽓对混⼊空⽓的阳极电极和流道进⾏吹扫。
在停机阶段，由于空⽓从阴极反渗透进⼊阳极，或环境空⽓从阳极出⼝进⼊阳极腔体，阳极会产⽣氢/空界⾯，即使采⽤空⽓吹扫，短时间内仍然会出现氢/空界⾯。
⽂章链接→车⽤变载⼯况下质⼦交换膜燃料电池堆的衰减机理⽂章链接→车⽤开路/怠速⼯况下质⼦交换膜燃料电池堆的衰减机理反向电流启停阶段，受反向电流机制影响，碳载体⾸当其冲。
碳载体腐蚀将引发催化剂降解和催化层结构损坏，影响电荷传输和质量传输。
启停⼯况下，阴极局部区域出现较⼤的界⾯电势差，危及阴极部件和结构(阴极区域指暴露在氧⽓环境中的阳极对应区域)。
如下图所⽰，启停阶段中阳极同时暴露在氧⽓和氢⽓环境中，形成氢/空界⾯，将电池分为左右两个区域。
车用质子交换膜燃料电池电堆耐久性问题研究综述
AUTO PARTS | 汽车零部件车用质子交换膜燃料电池电堆耐久性问题研究综述谢晓荷上海燃料电池动力系统有限公司 上海市 201804摘 要： 近年来，在国内外研究人员的不懈努力下，燃料电池技术取得了长足的进步。
但是，耐久性差和可靠性不足，仍然是阻碍其大规模商业化的重要因素。
现阶段针对燃料电池性能衰减问题的研究，从关键组件到核心材料，有很多新的观点、规律和机理，已经得到大家的认可。
然而，燃料电池内部微观层面的复杂的结构蠕变和粒子传输特性衰变，依然模糊不清。
本文主要介绍了燃料电池的基本原理，以及在典型车载燃料电池工况包括启-停工况、怠速工况、动态负荷工况、额定功率工况和过载工况下的衰减过程机理。
这些研究成果的综述，对质子交换膜燃料电池堆耐久性机理研究及耐久工况的设计实施具有重要意义。
关键词：质子交换膜燃料电池 耐久性1 背景介绍人类社会飞速的发展消耗了大量的化石能源，随之而来的环境污染和气候变化的问题已经成为全球关注的焦点。
同时，石油危机和能源安全问题成为了各国可持续发展的主要矛盾，全球的汽车产业面临着巨大的挑战。
燃料电池汽车（FCV）以其零污染、长续航里程、氢气来源广泛和加注时间短的优势称为能源转型的突破口，将逐步拓展至交通运输、工业生产、家庭生活等领域，人类社会将逐步跨入氢经济时代[1]。
在过去的几十年里，人们一直致力于研发性能优异、价格低廉的质子交换膜燃料电池。
特别是近年来，美国、加拿大、韩国、日本、中国、欧盟等国家和地区不断加大对燃料电池示范应用和基础设施的投入。
例如，在2014年发布第一代Mirai后，丰田将于2020年12月发布并全球销售第二代Mirai，其峰值功率为128kw，体积比功率高达4.4kw/L。
中国国家能源局也于2020年9月出台政策，对燃料电池汽车关键核心技术的研究和示范应用给予奖励。
尽管近年来取得了许多成绩，但成本和耐久性仍然是阻碍质子交换膜燃料电池大规模商业化的主要原因[2]。
车用燃料电池系统的性能衰退机理及影响因素分析
摘 要：耐久性问题是制约车用燃料电池系统产业化的一个关键。该文以目前最常用的全氟磺酸膜燃 料电池为对象，基于文献研究法，对目前在燃料电池耐久性、性能衰退方面的研究成果进行分析和 整理，归纳了车用质子交换膜燃料电池系统中膜、催化剂、气体扩散层、双极板等主要组件的性能衰 退机理，利用逻辑链分析方法描述了其性能衰退的过程，归纳了道路环境下影响燃料电池性能衰退 的不同原因类型，给出了车载运行环境和操作工况对燃料电池性能衰退影响的半定量分析，给出了改 进燃料电池系统耐久性的一些方法。
278
汽车安全与节能学报
2012 年 第 3 卷 第 3 期
要是膜表面的液态水而不是膜内部的水分 [10]。事实上， 当温度下降，膜中的部分水分会析出，因此可以推断 出在停机之前膜的含水量越大，那么破损程度越严重。 研究表明，在零下冷启动过程中，如果停机前膜处于 干燥状态，那么因水的热胀冷缩效应而性能退化的现 象将大大减轻 。 [11]
1 电堆性能衰退机理
质子交换膜燃料发动机性能衰退是质子交换膜、 催 化剂、 双极板 及密 封 材 料 零 部 件 性 能 衰 退 的 综 合 结果。
1.1 质子交换膜衰退 Nafion® 膜的机械强度和化学稳定性仍不够理想，
膜的衰退基本可以分为化学侵蚀期和加速衰退期两个 阶段。
1） 化学侵蚀期。 衰退初期主要是由化学侵蚀作用造成的： a） 由过 氧气化 氢（H2O2 ）产生 的 羟 基（OH）和 过 氧 基（OOH）对高 分 子的腐蚀自由基 与膜 的高 分 子发 生 反 应，在其中高温（特别是大于 90 ℃）低湿的条件下，这 种反应更为严重；而且从膜电极中脱离出来的金属离子 可能会催化这种反应的进行 [5]。 b） 化学侵 蚀 逐 渐 形成 均 匀薄化与 非 均 匀薄化效 应。膜出现裂痕及凹坑，裂痕及凹坑使得气体发生穿透， 即反应气不发生化学反应而直接以分子形式到达膜的 另一面。气体穿透现象使得氢气和氧气直接发生放热 化学反应，在膜表面形成热点（hot spot，不但是温度 过高的点还可以是电流密度很大的点），导致膜产生针 孔（pin hole），针孔使得穿透更加剧烈，热点增多，膜 性质恶化。热点加速 Pt 催化剂的烧结，同时使得膜失 去亲水性，电导率下降，性能变差 [6]。 2） 加速衰退期。 化学侵蚀伴随着膜使用的整个过程，但是当化学 侵蚀之后，随后的使用环境及操作条件使得膜性能衰 退加速恶化。 a）瞬时的工作状态循环（包括电压、温度及湿度 循环）应力产生机械衰退 [6-7]。比如湿热循环使得膜膨 胀和收缩，产生膜平面内的应力循环，使得膜发生疲 劳破损和破裂 [8] ；机械应力加剧化学腐蚀和气体穿透 效益产生的裂纹，使得其进一步发生破裂、裂口增大。 利用涂层等方法进行机械强化的膜能有效的防止快速 的和不可预测的衰退失效 [9]。车载环境下，冰冻与解 冻是常遇到的环境，由于冰 - 水比重不同导致水的热胀 冷缩效应（冰由于密度小而体积膨胀达 9%）。研究表 明膜中所含水的冰点温度下降很快，影响膜损坏的主
质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气
质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，简称PEMFC）是一种以氢气为燃料的先进能源技术，被广泛应用于汽车领域。
本文将介绍质子交换膜燃料电池汽车的原理、优势和发展前景。
一、质子交换膜燃料电池的原理质子交换膜燃料电池是一种通过质子在电解质膜中传输来转化化学能为电能的装置。
它由阳极、阴极和电解质膜组成。
在阳极，氢气被分解成质子和电子，质子穿过电解质膜向阴极迁移，电子则在外部电路中流动，产生电流。
在阴极，质子和电子再次结合，与氧气发生反应生成水，释放出电能。
二、质子交换膜燃料电池汽车的优势1. 高效清洁：质子交换膜燃料电池汽车以氢气为燃料，经过化学反应后只产生水和热。
与传统燃油车相比，不会排放有害物质，对环境污染更小。
2. 高能量密度：质子交换膜燃料电池汽车的能量密度高，能够提供较长的续航里程。
同时，充电速度快，可以在短时间内完成充氢。
3. 快速启动：质子交换膜燃料电池汽车无需像传统燃油车那样冷启动，即可迅速启动。
在寒冷环境下，质子交换膜燃料电池汽车的性能表现更加出色。
4. 安全可靠：质子交换膜燃料电池汽车具有较高的安全性，电解质膜能够阻止氢气和氧气直接接触，减少了爆炸的风险。
同时，电池系统具有多层安全保护措施，确保了汽车的稳定运行。
三、质子交换膜燃料电池汽车的发展前景质子交换膜燃料电池汽车作为一种新型的清洁能源汽车，具有广阔的发展前景。
1. 政策支持：各国政府相继出台了推动质子交换膜燃料电池汽车发展的政策，包括减税、补贴等措施，促进了市场的发展。
2. 技术进步：随着科技的不断进步，质子交换膜燃料电池的效率和稳定性得到了大幅提升，使得质子交换膜燃料电池汽车更加可靠和实用。
3. 环境需求：随着环境问题的日益严重，人们对清洁能源的需求越来越高。
质子交换膜燃料电池汽车作为一种零排放的车辆，符合人们对环保的追求。
质子交换膜燃料电池汽车以氢气为燃料，具有高效清洁、高能量密度、快速启动和安全可靠等优势。
氢燃料电池堆性能衰减机理研究
氢燃料电池堆性能衰减机理研究氢燃料电池作为一种环保清洁能源技术，被广泛应用于汽车、船舶、航空航天等领域。
然而，随着使用时间的延长，氢燃料电池堆的性能会逐渐衰减，限制了其长期稳定运行。
因此，对氢燃料电池堆性能衰减机理进行深入研究，对提高氢燃料电池堆的使用寿命和效率具有重要意义。
一、氢燃料电池堆的工作原理氢燃料电池堆是将氢气和氧气进行催化反应，产生电能和水的装置。
氢气在阳极催化剂上发生氧化反应，释放电子并形成氢离子；氧气在阴极催化剂上发生还原反应，与氢离子结合生成水，并释放电子。
通过连接外部电路，利用氢气和氧气之间的电子流动产生电能。
氢燃料电池堆是一种高效、环保的能源转换装置。
二、现状目前，关于氢燃料电池堆性能衰减机理的研究主要集中在以下几个方面：1. 催化剂失活：催化剂是氢燃料电池堆中的核心部件，直接影响电池的性能。
长时间运行会导致催化剂失活，降低其活性，从而影响电池的效率。
2. 质子膜老化：质子交换膜是氢燃料电池堆中的重要组成部分，负责离子传输。
然而，质子膜会随着使用时间的延长而老化，导致离子传输效率下降。
3. 氧化还原反应的不完全性：氢燃料电池堆中的氧化还原反应并不完全，部分氢气和氧气无法完全参与反应，产生气体泄漏和浪费。
4. 导电性能下降：电极材料是氢燃料电池堆中的关键组件，如果电极材料的导电性能下降，会直接影响电池的工作效率。
以上是目前氢燃料电池堆性能衰减机理研究的主要方向，需要进一步深入探讨。
三、氢燃料电池堆性能衰减的影响因素分析氢燃料电池堆性能衰减是由多种因素综合作用的结果：1. 温度：氢燃料电池堆在高温下容易发生腐蚀和老化，导致性能下降。
2. 氧化还原反应中间产物的积累：氢气和氧气在反应过程中会产生一些中间产物，如果这些中间产物在电池堆中积累过多，会影响反应速率，导致性能衰减。
3. 氧气和水的供应不足：氢燃料电池堆需要稳定的氧气和水供应，如果氧气和水供应不足，会导致电池堆工作不稳定，影响性能。
质子交换膜燃料电池电堆冷启动衰减率
质子交换膜燃料电池电堆冷启动衰减率1. 背景介绍质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，简称PEMFC）是一种常用于电动汽车和移动设备的清洁能源技术。
在使用过程中，电池电堆的冷启动特性对其性能和寿命至关重要。
冷启动衰减率是衡量电池电堆在冷启动过程中性能损失的指标，对于优化电池设计和控制策略具有重要意义。
2. 冷启动衰减率的定义冷启动衰减率是指电池电堆在从低温环境中启动后，输出功率的降低速率。
它通常用百分比表示，即单位时间内输出功率相对于初始输出功率的减少量。
3. 影响冷启动衰减率的因素3.1 温度温度是冷启动衰减率的主要影响因素之一。
在低温环境下，质子交换膜的导电性能下降，阻碍了质子的传输，导致电池电堆的性能减弱。
同时，低温环境还会导致储氢材料的活性降低，影响氢气的供应。
因此，保持适宜的工作温度对于减小冷启动衰减率至关重要。
3.2 水分管理质子交换膜需要适量的水分来维持其导电性能。
在冷启动过程中，水分的管理对于减小衰减率至关重要。
过多的水分会导致质子交换膜过度膨胀，增加质子传输的阻力；而过少的水分则会降低质子交换膜的导电性能。
因此，合理的水分管理是减小冷启动衰减率的关键。
3.3 气体供应冷启动过程中，氢气和氧气的供应也会影响衰减率。
氢气的供应受到低温环境下储氢材料的活性降低的影响，而氧气的供应则受到空气中水分的冻结和气体扩散的限制。
因此，优化气体供应系统对于减小冷启动衰减率非常重要。
4. 减小冷启动衰减率的方法4.1 加热系统加热系统可以提供适宜的工作温度，减小冷启动衰减率。
常见的加热系统包括外部加热器、燃料电池冷却剂循环系统等。
通过加热系统，可以提高质子交换膜的导电性能，促进气体供应和水分管理，从而减小冷启动衰减率。
4.2 水分管理系统水分管理系统可以控制质子交换膜的水分含量，保持其导电性能。
常见的水分管理系统包括水分传输层、湿度传感器和水分循环系统等。
质子交换膜燃料电池退化机制及寿命预测方法综述
质子交换膜燃料电池退化机制及寿命预测方法综述嘿，伙计们！今天我们来聊聊一个很有趣的话题——质子交换膜燃料电池退化机制及寿命预测方法。
你们知道吗，这个东西可是未来能源的重要一环哦！废话不多说，让我们一起来揭开它的神秘面纱吧！咱们来了解一下什么是质子交换膜燃料电池。
它是一种将氢气和氧气转化为电能的装置，其中最关键的部分就是那个“质子交换膜”。
这个膜就像是一个开关，能够控制氢气和氧气之间的离子交换。
当氢气进入燃料电池时，质子会从一个方向流向另一个方向，而电子则从另一个方向流回氢气端。
这样一来，就产生了电流。
这个过程并不是一帆风顺的。
随着时间的推移，质子交换膜会逐渐损坏，导致电流输出下降。
这就是所谓的退化机制。
那么，如何预测质子交换膜的寿命呢？这就需要用到一些专业知识了。
我们来看看影响质子交换膜寿命的因素有哪些。
主要有以下几点：温度、湿度、机械振动、化学腐蚀等。
这些因素都会对质子交换膜的结构产生影响，从而降低其使用寿命。
接下来，我们来谈谈预测质子交换膜寿命的方法。
目前，主要有两种方法：一种是基于实验数据的统计分析法；另一种是基于模型的预测方法。
前者需要对大量的实验数据进行收集和分析，找出其中的规律；后者则是根据现有的知识构建一个数学模型，然后用这个模型去预测未来的性能。
当然了，这两种方法都有各自的优缺点。
统计分析法虽然可以给出较为准确的结果，但是需要大量的实验数据；而模型预测法则可以根据现有的知识快速构建模型，但是可能存在一定的误差。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的方法。
好了，今天的科普就到这里啦！希望大家对质子交换膜燃料电池有了更深入的了解。
如果有什么问题，欢迎随时留言哦！下次再见！。
车用质子交换膜燃料电池冷起动过程的分析
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车用质子交换膜燃料电池经济寿命的研究
车用质子交换膜燃料电池经济寿命的研究陈会翠;裴普成【摘要】本文从成本的角度提出了车用PEM燃料电池寿命的一种评价方法—燃料电池经济寿命,并建立相应的数学模型.燃料电池经济寿命定义为燃料电池总成本(包括制造成本和使用过程中燃料与附属设备消耗成本)除以使用时间得到的平均使用成本最小时的燃料电池工作时间.燃料电池到达其经济寿命后,更换膜-电极组件,进入第2轮寿命循环,分析表明,第2轮寿命循环的平均成本有所降低,经济寿命相应缩短.最后分析了氢气价格和电池衰减率等因素对燃料电池经济寿命的影响.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2015(037)009【总页数】7页(P998-1004)【关键词】PEM燃料电池;寿命评价;成本;经济寿命;第2寿命周期【作者】陈会翠;裴普成【作者单位】清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084【正文语种】中文质子交换膜燃料电池具有效率高、启动快、能量密度大、噪声低和零污染等优点，被认为是最有可能替代内燃机的下一代车用动力装置之一。
但是目前仍有很多问题制约其商业化进程，其中寿命和成本是其中两个主要因素。
目前质子交换膜燃料电池作为车用能源时寿命只有2 500～3 000h[1]，而作为固定电源时的寿命可超过30 000h[2]。
为解决燃料电池的寿命问题，很多研究者进行了燃料电池寿命影响因素、燃料电池耐久性和燃料电池寿命预测方法的研究，文献[3]中研究了含有汞蒸气杂质的氢气对PEM燃料电池寿命的影响。
文献[4]中进行了燃料电池在变载情况下的耐久性和寿命测试，指出燃料电池的寿命主要取决于膜的种类。
文献[5]中通过燃料电池车的实测数据提出了快速预测燃料电池寿命的方法。
文献[6]中通过加速和启停衰减试验给出了寿命预测的方法。
文献[7]中通过电化学阻抗谱和极化曲线的测量估测燃料电池已经工作寿命和预测剩余寿命，误差为2‰。
PEMFC全车况性能衰减的研究进展
PEMFC全车况性能衰减的研究进展王诚;黄俊;赵波;肖宇;赵鹏程;李建秋;张剑波【摘要】车用质子交换膜燃料电池（PEMFC）的耐久性提升，需全面系统地认识其全车况性能衰减机制。
本文调研并分析了在启停工况、零下冷启动工况、高电位工况、变载工况、大电流密度工况、杂质污染主要6种车况下的PEMFC性能衰减，归纳了在车用工况下PEMFC加速老化的实验和机理。
老化机理包括：启停工况引起阴极高电位造成催化剂碳载体腐蚀，怠速工况的产生大量自由基导致质子交换膜分解甚至形成针孔，反复变载工况引起的电位循环造成燃料电池催化剂铂颗粒粗大化和流失等。
因此，利用这些衰减机制，开发衰减应对技术，全面提升PEMFC的耐久性以及更准确的PEMFC寿命预测方法迫在眉睫。
%The durability improvement for Proton Exchange Membrane Fuel Cel (PEMFC) must be based on degradations mechanisms under ful operation modes of fuel cel electric vehicle, because the life time of PEMFC has not met the targets for fuel cel vehicle commercialization. This paper makes literature investigation and analyzes for PEMFC performance degradation under main six kinds of operation modes of starting and stopping, cold start,high potential, variable load, high current density and impurity pol ution with summarizing aging experimental and degradation mechanism under fuel cel vehicle modes. The main degradation mechanisms include starting and stopping mode lead to cathode high potential and catalyst carbon support eroded, proton exchange membrane attacked by enormous radical generated under idling mode, Pt catalyst particles enlarged and washed away caused by variable load etc. Therefore, the important andurgent research and development are to improve degradation prediction technique based on these degradation mechanisms.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2016(007)001【总页数】8页(P86-93)【关键词】电动汽车;质子交换膜燃料电池(PEMFC);车况;性能衰减【作者】王诚;黄俊;赵波;肖宇;赵鹏程;李建秋;张剑波【作者单位】清华大学核能与新能源技术研究院，北京100084;全球能源互联网研究院，北京100000;清华大学汽车工程系，汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084;清华大学汽车工程系，汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084;清华大学汽车工程系，汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084;全球能源互联网研究院，北京100000;全球能源互联网研究院，北京100000【正文语种】中文【中图分类】TM911.4;TK91质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）是一种高效、零排放与高功率密度的新型发电装置，特别是在新能源交通动力应用方面具有极其诱人的前景[1]。
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车用开路/怠速工况下质子交换膜燃料电池堆的衰减机理
成本高和寿命低成为目前制约燃料电池堆大规模应用的主要障碍。
开路/怠速、变载、启停是加速燃料电池堆材料和部件老化的三大关键车用工况。
开路/怠速工况对质子膜和催化剂的耐久性产生重大影响。
限制阴极高电位和气体跨质子膜渗透是提升开路/怠速工况下质子膜耐久性的主要方法。
开路/怠速工况对催化剂老化影响的主要机制为Pt催化剂生长(growth)和迁移。
本文分享开路/怠速工况下燃料电池寿命的衰减机理。
开路/怠速工况下燃料电池衰减机理
时下，高成本和低寿命成为限制燃料电池堆大规模应用的主要障碍。
美国能源部提出车用燃料电池寿命的终极目标为8000小时，2020年车用和固定发电用燃料电池寿命目标分别为5,000小时和40,000小时(性能衰减不超过10%)。
尽管如此，5,000小时的寿命目标依然面临巨大挑战。
车用燃料电池堆通常经历开路、怠速、变载、启停、全功率、过载、结冰/融冰苛刻工况。
最新发布的国标《车用质子交换膜燃料电池堆使用寿命测试评价方法》规定了车用电堆的使用寿命测试和计算方法，其中对怠速、额定、变载和启停四大车用典型工况作了详细试验要求。
本文分享车用开路(或怠速)工况下燃料电池寿命的衰减机理。
(变载和启停工况下寿命衰减请见后续推送)
衰减概述
衰减通常可用材料老化、材料丢失、部件形貌和微观结构变化进行表征。
燃料电池的输出性能和耐久性取决于膜电极和极板的自身状态和工作状态。
作为燃料电池的关键部件，膜电极工作状态与使用寿命密切相关。
通常，质子膜经历热、机械和化学影响效应。
其中热载荷(如热
点)会加速质子膜分子结构降解；机械老化主要包含机械因素(干/湿循环)引起的质子膜裂痕和针孔；化学衰减来自于电化学反应产生的自由基。
质子膜衰减通常会提高氢渗量和降低质子电导率。
碳载体腐蚀通常在高电位下表现尤为凸显。
载体腐蚀通常引起催化剂衰减行为，如融解、再沉积、Ostwald熟化、团聚、烧结、脱落，并伴随电化学活性面积降低。
针对金属双极板，其析出的金属离子通过污染膜电极和加速其他部件衰减影响电池性能，并且金属双极板的腐蚀和钝化会提高接触电阻，进一步加速性能衰减。
质子膜衰减怠速工况通常指燃料电池运行在无对外功率输出条件下，即
燃料电池堆以小电密(如10mA·cm-2)运行以驱动系统附件正常工作。
最新《车用质子交换膜燃料电池堆使用寿命测试评价方法》中规定怠速电流：
由委托方指定或对应燃料电池平均每节电压0.85V时的电流。
由于阴
极高电位(怠速)和开路状态较为相近，且对耐久性影响相近，可用开路工况等效代替怠速工况。
开路/怠速工况下通常伴随质子膜化学衰减、催化剂颗粒迁移和生长。
质子膜化学衰减开路/怠速工况下质子膜化学衰减的因素主要为阴极高电位和气体跨膜渗透。
其中，气体跨膜渗透是问题根本所在。
全氟磺酸质子膜的化学衰减主要来自自由基的“攻击”，包括羟基(·OH)、氢自由基(·H)、氢过氧自由基(·OOH)。
在质子交换膜燃料电池中，阴极电位通常较高(开路/怠速工况下可达0.9V甚至更高)。
高电位在一定程度上抑制了H2O2的产生。
由于阳极电位较低，满足H2O2的生成条件，因此阳极通常被视为燃料电池中H2O2的主要发源地，反应过程为阳极氢气和自阴极扩膜渗透过来的氧气反应生成H2O2。
因此，气体渗透是影响质子膜化学稳定性的一个关键因素。
自由基的产生过程类似芬顿试剂(H2O2/Fe2+)中发生的过程，其中过渡金属离子(M2+表示)参与一系列反应，如下化学反应式所示。
膜电极制备和电堆组装过程有可能引入燃料电池系统零部件或双极板中产生的金属离子。
金属离子污染是金属板电堆耐久性比石墨板电堆差的一个主要原因。
H2O2和金属离子在燃料电池内移动，通过下面的芬顿反应产生自由基。
(芬顿试剂指由H2O2和亚铁离子组成的强氧化性体系，特点为氧化能力强)
综上所述，阴极氧气跨膜渗透和阳极低电位双重因素使阳极易生成H2O2并进一步产生自由基。
此外，低价金属离子(如Fe2+)在阳极附近更加稳定(阳极侧羟基浓度大于阴极侧)，使质子膜的阳极侧暴露在更具腐蚀性的环境中。
自由基对质子膜攻击
自由基攻击全氟磺酸质子膜将引起质子膜的薄化、表面粗糙、裂痕和针孔等现象，这些形貌变化将影响质子传导率、气体扩膜渗透和质子膜稳定性。
全氟磺酸质子膜的基本分子结构包含主链和侧链，如下图所示。
主链决定机械特性，侧链通过末端磺酸基团决定质子传导率。
质子膜化学衰减期间发生的断裂(unzipping)机理如下图所示。
以广泛使用的Nafion结构质子膜为例，下图(a)为其分子结构。
(b)表示Nafion主链受羧基攻击引起持续断裂和变短的过程(羧基主要是在制备过程中引入)。
(c)表示羟基·OH直接攻击C-S键引起磺酸基团分解的过程。
(d)表示α-OCF2先于β-OCF2受攻击导致分支点处主链的覆盖。
(e)表示氢基(·H)在三级碳分支点处的攻击过程。
(a)全氟磺酸膜分子结构;(b)主链末端受羧基攻击衰减;(c)侧链末端C-S键受羟基攻击;(d)侧链α-OCF2和β-OCF2受攻击;(e)主链和侧链间三级碳分支点受氢基攻击
催化剂衰减
(a):电化学
Ostwald熟化;(b):合并(团聚、烧结);(c)迁移(溶解、移动和沉积);(d):脱落开路/怠速工况下，催化层的衰减主要源自于高电位下Pt催化剂的迁移和生长，尤其对于阴极催化层。
电化学Ostwald熟化和合并是引起催化
剂颗粒生长的主要机制。
Ostwald熟化效应主要由Pt催化剂颗粒的界面能降低导致，Pt催化剂小颗粒溶解并在大颗粒表面再沉积以达到一个更加稳定的状态。
(b)同样，在高电位状态下，Pt催化剂也将发生严重的溶解现象。
对于燃料电池Pt纳米颗粒，表面张力的存在降低了平衡电位，基于平衡电位理论，Pt氧化物生成和氧化物溶解是Pt的主要溶解过程，即Pt
颗粒表面生成Pt氧化物后发生Pt氧化物的化学溶解。
开路/怠速工况下，随着Pt溶解量增加，Ostwald熟化效应进一步加剧。
溶解过程可由以下反应过程描述。
阴极催化剂溶解产生的高浓度Pt2+和阳极低浓度Pt2+形成浓度梯度，进而引起Pt2+扩散传输。
在此过程中，Pt2+被还原成微晶并沉积在聚合物或质子膜内，降低了电极的Pt含量或Pt载量，这就是Pt迁移。
当Pt 催化剂颗粒与碳载体分离，由于缺少碳载体做电子传导，Pt沉积物无法参与电化学反应。
注意，电压循环也会增加Pt的溶解速率和促进Pt迁移。
Pt迁移的典型结果是质子膜中形成Pt带，即Pt沉积在质子膜的局部特定位置。
阴极Pt2+往阳极迁移过程中，一旦和渗透过来的氢气接触，Pt2+就会被还原成Pt原子。
大致过程为：质子膜中首先形成晶核，Pt2+慢慢沉积在微晶表面持续生长，形成Pt带。
Pt带的形成导致电极内Pt催化剂含量丢失、电化学活性面积降低、质子膜电导率下降，并影响质子膜耐久性。
此外，开路/怠速工况下氢气跨膜向阴极渗透引发的阴极热点效应(阴极氧气和氢气直接反应产生热负荷)也会加速Pt颗粒的团聚和烧结。
总结开路/怠速工况下，氧气跨膜渗透效应加速了H2O2产生，提高了自由基的生成速率(芬顿反应)。
自由基在特定部位攻击质子膜分子结构，从而引起质子膜化学衰减。
因此，有必要增强质子膜分子结构，并避免引入某些敏感性基团，如羧基。
除此之外，阴极高电位被视为加速质子膜衰减的一个关键因素。
阴极高电位可驱使Fe3+到达阳极，进而提高Fe2+到离子浓度，加速芬顿反应速率。
综上所述，开路/怠速工况下，限制
氧气渗透和阴极高电位在缓解电池部件衰减方面尤其重要。
除质子膜以外，开路/怠速工况下Pt催化剂也会加速老化，主要包括Pt催化剂颗粒生长和迁移。
在质子膜的电位突变处，Pt催化剂还以带状形式沉积在膜内，降低催化层电化学活性面积和质子膜内质子传导率。
参考文献：Ren P,Pei P,Li Y,et al.Degradation mechanism of proton exchange membrane fuel cell under typical automotive operating conditions[J]. Progress in Energy and Combustion Science,2020,80:100859.。