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质子交换膜燃料电池冷启动策略研究现状
质子交换膜燃料电池（ProtonExchangeMembraneFuelCells，PEMFCs）是一种高效、环保的新能源技术，在交通运输、电力和移动设备等领域具有广泛应用前景。冷启动是PEMFCs应用中的关键问题之一，其可靠快速的冷启动是实现可持续化应用的必要条件之一。本文旨在对质子交换膜燃料电池冷启动策略的研究现状进行综述，并对未来的研究方向进行展望。
PEMFCs的冷启动困境主要表现在以下几个方面：一是高纯度氢气供应问题；二是在低温条件下质子交换膜的质子通透性与水的排除问题；三是燃料电池的水管理问题；四是有效的催化剂活化等。目前，研究者们通过改进燃料供应系统、设计新的催化剂、优化温度控制策略等方法，取得了一定的进展。
首先，燃料供应系统方面，研究者们通过改进氢气供应系统，提高了质子交换膜燃料电池的冷启动性能。一种常见的策略是采用氢气预处理技术，将质子交换膜燃料电池前的空气中的水分和氧气去除，保证了氢气的纯度，从而提高了冷启动性能。此外，利用氦气预处理技术也能达到类似的效果。
其次，质子交换膜的质子通透性与水的排除是冷启动过程中的另一个重要问题。研究者们通过改变质子交换膜的材料结构和添加助剂等方法，提高了质子交换膜的质子通透性和抗水失效能力。例如，改变质子交换膜的厚度、添加亲水性纳米材料等手段，可以在一定程度上改善质子交换膜的性能，从而提高冷启动能力。
水管理是质子交换膜燃料电池冷启动过程中的另一个关键问题。燃料电池中产生的水蒸汽会导致质子交换膜的水合作用，从而降低质子传导性能。因此，有效地管理水的生成与排除，对于提高质子交换膜燃料电池的冷启动性能至关重要。研究者们发展了多种水管理策略，包括调节气体湿度、运用结构优化和流体设计等方法，来提高质子交换膜燃料电池的水管理效果。
此外，有效的催化剂活化也是质子交换膜燃料电池冷启动的关键问题之一。由于低温下的催化剂活性较低，冷启动过程中的催化剂活化时间较长，严重影响了质子交换膜燃料电池的冷启动性能。研究者们通过改变催化剂的结构和添加助剂等手段，提高了催化剂的活性和稳定性，从而提高了冷启动性能。
综上所述，质子交换膜燃料电池冷启动策略的研究取得了一定的进展，通过改进燃料供应系统、优化质子交换膜材料、改进水管理策略和提高催化剂活性等方法，提高了质子交换膜燃料电池的冷启动性能。然而，仍然存在着一些挑战，比如如何更好地提高质子通透性和水的排除能力，如何更有效地管理水，以及如何快速激活催化剂等。因此，未来的研究应该集中在解决这些问题上，以提高质子交换膜燃料电池的冷启动性能，进一步推动其在实际应用中的广泛推广和应用。
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