燃料电池电堆的水热管理是保证其高效稳定运行的关键，关键目标是维持电堆内部适宜的湿度和温度分布。湿度方面，质子交换膜需保持一定湿度以确保质子传导性，但湿度过高会导致 “水淹”，阻碍气体扩散；湿度过低则会导致膜干燥，传导性下降。温度方面，电堆工作温度需维持在佳区间，温度过低会降低反应速率，过高则加速材料老化。水热管理系统通过加湿器调节进气湿度，通过冷却液循环系统控制温度，同时结合流场设计促进液态水排出，目前先进的电堆已能实现自主水热平衡，简化系统结构。新型复合材料双极板让燃料电池电堆更轻便！中国香港重卡续航提升燃料电池电堆设计
膜电极组件（MEA）是燃料电池电堆的 “心脏”，占电堆成本的 30% 以上，其性能直接影响电堆的能量转换效率和寿命。膜电极组件由质子交换膜、催化剂层和气体扩散层组成，质子交换膜负责传导质子并隔绝电子，催化剂层加速电化学反应，气体扩散层则起到支撑催化剂、传导电子和分配反应气体的作用。目前主流的催化剂为铂基催化剂，但其价格昂贵且资源稀缺，制约了电堆的规模化应用。科研机构和企业正积极研发低铂、非铂催化剂及新型质子交换膜材料，以降低成本并提升膜电极的稳定性。云南大功率燃料电池电堆CE认证燃料电池电堆的老化会导致输出功率逐渐下降。
燃料电池电堆的仿真建模技术是研发过程中的重要工具，通过建立数学模型模拟电堆内部的化学反应、传质、传热和电传导过程，可预测电堆的性能和寿命，优化结构设计和运行参数。仿真建模可分为单电池仿真和电堆系统仿真，单电池仿真聚焦于膜电极、流场等局部结构的性能优化；电堆系统仿真则关注电堆与气体供应、热管理等系统的协同工作。常用的仿真软件包括 COMSOL Multiphysics、ANSYS Fluent 等，通过仿真可减少物理试验次数，降低研发成本，缩短研发周期。
船用燃料电池电堆与车用电堆相比，具有功率需求大、运行周期长、环境腐蚀性强等特点，通常功率从几百千瓦到几兆瓦不等，用于内河船、沿海船及远洋船舶的动力系统。船用环境中高湿度、高盐雾的特点对电堆材料的耐腐蚀性提出了更高要求，双极板需采用耐腐蚀涂层（如金涂层、陶瓷涂层），外壳需采用防水、防腐蚀材料。此外，船用动力系统对可靠性要求极高，电堆需具备冗余设计和故障自诊断能力，确保在航行过程中不会因电堆故障导致动力中断，目前挪威、日本等国已开展船用燃料电池电堆的示范应用。燃料电池电堆的运行噪音比传统内燃机低很多吗？
燃料电池电堆的催化剂载体对催化剂性能和稳定性有重要影响，目前主流载体为碳材料（如 Vulcan XC-72 碳黑、碳纳米管、石墨烯），具有比表面积大、导电性好、成本低等优势。但碳载体在电堆运行过程中易被氧化腐蚀，导致催化剂颗粒脱落，影响电堆寿命。为解决这一问题，科研人员正研发新型催化剂载体，如钛氧化物、铌氧化物等金属氧化物载体，以及碳 - 金属氧化物复合载体，这类载体具有良好的耐腐蚀性和稳定性，可明显提升催化剂的寿命。此外，三维多孔载体结构的开发可进一步提高催化剂的分散性和利用率。家用燃料电池电堆多与热电联产系统结合使用。中国香港低温启动燃料电池电堆寿命测试
燃料电池电堆的单电池堆叠时需保证准确对齐；中国香港重卡续航提升燃料电池电堆设计
燃料电池电堆的回收利用技术是实现产业绿色发展的重要环节，电堆报废后，其中的铂催化剂、石墨、金属等材料可通过回收工艺提取再利用，降低资源浪费和环境污染。铂催化剂的回收通常采用溶解 - 萃取法，将膜电极组件溶解后，通过萃取分离出铂；石墨双极板可通过机械加工去除表面涂层后重新利用；金属双极板可通过熔炼回收金属材料。目前燃料电池电堆的材料回收率可达 80% 以上，其中铂的回收率超过 95%。随着电堆保有量的增加，回收利用产业将逐步形成规模，助力燃料电池产业的可持续发展。中国香港重卡续航提升燃料电池电堆设计
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