随着全球加速迈向低碳经济与可持续能源体系，氢能作为清洁高效的化石能源替代方案备受瞩目。其中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）因其高能量转换效率、快速启动能力与零排放特性，正逐步成为交通运输、分布式能源等领域的核心技术支撑。尽管近年来PEMFC商业化取得显著进展，但材料体系、制造工艺与成本控制等方面的挑战仍制约其广泛应用。

针对这一问题，北京化工大学刘勇教授团队与北京低碳研究院双爽博士、杨霞博士、吉林大学王策教授、清华大学胡平教授从学术研究与产业实践两个层面，系统评述了PEMFC关键组成部分——微孔层（MPL）的研究现状与发展趋势。相关成果以题为《Advances and challenges in micro-porous layer design for commercialization of proton exchange membrane fuel cell》的综述文章，发表于国际权威期刊《Materials Science & Engineering R》（影响因子31.6）。

图1：（a）PEMFC组成和工作原理示意图，（b）典型极化曲线和过电位，（c）PEMFC中ORR过程示意图

该综述全面探讨了微孔层的结构设计、功能机制、性能评估方法，以及面向规模化工业应用所面临的瓶颈问题。在全球“双碳”战略背景下，文中强调需弥合基础研究与工程实现之间的鸿沟，通过提升微孔层的综合性能，为燃料电池的大规模推广奠定坚实基础。

图2：全球可持续发展战略背景下的PEMFC发展示意图

研究团队指出，未来MPL的发展有望在人工智能辅助设计、绿色制造工艺及新型材料系统的驱动下实现重大突破。通过性能与成本的有效平衡，MPL的技术演进将有力支撑PEMFC的商业化进程，并为全球能源结构转型和碳中和目标的实现贡献力量。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mser.2025.101028 （2025年7月22日前免费下载全文）

刘勇简介：

刘勇，教授，博导。主要从事高分子及纳米复合材料制备与应用等研究。在特种高性能塑料应用、橡胶制品性能提升、塑料产品配方及工艺开发、特种功能纤维成型、静电纺丝制备超细纤维、燃料电池和太阳能电池器件制备、纳米纤维构筑生物医学器件等方面均有研究。迄今发表期刊文章220多篇，出版中文专著1部，英文专著2部，译著3部，著作章节2章，获授权专利66项，其中转让11项。是Renewable and Sustainable Energy Reviews (IF 15.9)，Polymers (IF 5.0)和Nanomaterials (IF 4.4) 三期刊的特刊主编，50多种中外期刊审稿人。获国家科技进步二等奖1项，省部级技术发明一等奖1项二等奖3项、专利优秀奖2项等，全国石油和化工行业优秀科技工作者。

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