一、研究背景

长期以来，化石燃料的生产和消费一直与不利的环境影响联系在一起，包括温室气体和其他污染物的排放，导致空气和水污染，以及全球变暖。这些环境问题引发了一场全球运动，旨在减少对化石燃料的依赖，加速采用清洁能源。特别是，随着全球经济的扩大，能源需求的增加使探索和利用更清洁的替代能源成为必要。因此，全世界的科学家都投入了大量的精力来研究清洁能源的产生和储存方法。

氢作为各种清洁能源的替代品之一，越来越受到人们的关注，利用氢的燃料电池技术和电解技术用于环保制氢的需求日益增加。燃料电池由于能够将化学能直接转化为电能，被认为是清洁能源技术。利用可再生能源电解产生的氢被称为绿色氢，被认为是一种重要的环保能源载体。然而，目前的氢燃料电池和电解技术在商业化方面仍然面临各种挑战，目前的研究旨在通过提高耐久性、效率、功率密度、氢转换效率和成本效益等性能指标来改进能源技术。

在各种纳米材料和纳米结构技术中，静电纺丝纳米纤维一维纳米结构技术能够以低成本、简便的方式制备聚合物和陶瓷复合材料。特别地，通过在聚合物基体中加入陶瓷或金属纳米颗粒，可以产生聚合物/陶瓷、聚合物/金属或聚合物/金属氧化物复合材料的一维纳米结构组织材料。近几十年来，在质子交换膜（pem）或固体氧化物电池（soc）组成的电解槽材料领域，工艺特定技术的应用开发得到了加速，为克服现有技术的性能限制提供了机会。静电纺丝技术已经在固体氧化物燃料电池（SOFC）和聚合物交换膜燃料电池（PEMFC）中得到了深入的应用，但在SOEC或PEMEC的应用中仍有进一步改进的空间，需要进一步的研究。

本文旨在探讨静电纺丝纳米纤维在燃料电池和电解技术环境友好制氢中的应用和研究趋势。重点介绍了电纺丝新材料的特点、新合成方法、电纺丝基燃料电池和电解电池材料的性能增强和稳定性。此外，它将解决当前的研究挑战，并概述未来的发展方向，电纺材料在燃料电池和电解电池的应用领域。

二、摘要

随着化石燃料储量的减少及其对环境的有害影响，探索替代可再生能源已成为一种重要的动力。其中，氢作为一种有前途的清洁能源载体，为传统化石燃料提供了可行的替代品。通过静电纺丝方法利用绿色氢的燃料电池和电解电池在提高制氢或利用效率和运行稳定性方面受到了广泛关注。本文综述了静电纺丝的基本原理及其在制备质子交换膜和固体氧化物电解/燃料电池（PEMFC/EC和SOFC/EC）中的应用。本文主要介绍了静电纺丝技术在燃料电池和电解电池氢技术中的应用现状和未来展望，为静电纺丝技术在氢技术中的应用提供了相关的见解和知识。

三、结论

综上所述，通过静电纺丝设备制备的静电纺丝已应用于各种燃料电池和电解电池。由此推断，静电纺丝在催化材料和膜上也有广泛的应用。与静电纺丝工艺相关的高效耐用燃料电池和电解电池应用的新材料和电池设计研究需要以以下方式发展。

纳米结构材料的发展：利用电纺纳米纤维控制材料的纳米结构，提高材料的电导率或离子电导率以及OER或HER活性是至关重要的。合成和评估各种用于OER或HER的纳米结构材料可以改善电解槽的性能，如实现高电流密度运行和提高燃料利用率。

为大规模制造控制纤维的均匀性能：为了实现静电纺纳米纤维电极的商业化，开发一种大规模生产具有均匀性能的纤维的制造工艺是必不可少的。开发一种无颗粒聚集的工艺是至关重要的，生产具有均匀长度或直径的纤维是必不可少的。此外，精确控制多组分氧化物基材料的组成在工艺开发中至关重要，因为即使是成分的微小变化也可能对燃料电池和电解电池的性能产生关键影响。质量控制是这里的关键，不应忽视，因为孔隙率的微小变化，孔隙大小会对电极和/或膜的整体电化学性能产生重大影响。

图1.静电纺丝装置及纳米纤维网。

图2.聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）的结构为静电纺纳米纤维膜。