AEMWE的MEA制造通常涉及三种方法:催化剂涂覆基底(CCS)
催化剂涂覆膜(CCM)
直接膜沉积(DMD)
最常见的是CCS工艺,需要在导电多孔传输层上沉积催化剂浆料。在工业上有大量的应用。然而,CCS通常存在催化剂使用效率低和电极-AEM粘接强度低的问题。这可能导致界面脱层和AEMWE性能下降,尤其是在低浓度支持电解质或纯水作为进料的情况下。相反,CCM可以通过直接将催化剂墨水施加到AEM表面来更有效地利用催化剂并改善电极和AEM之间的粘附力。该方法需要的催化剂负载量较少,与CCS相比具有更优越的电化学性能。为了提高CCM类型MEA的性能,已经开发了新型方法,通过结构修改膜表面来增加电极-AEM界面面积。经过表面图案化处理的AEM相比传统平板AEM在离子传输、水管理和催化剂利用方面具有显著优势。通过图案化AEM最大化膜与电极之间的界面接触面积对于增加纯水供电AEMWE操作中从阴极到阳极的OH-传输路径数量是有益的。OH-传输完全依赖于电极和AEM中的离子交换网络,因为氢氧根主要位于离子交换网络的阳离子组中。然而,大多数商用AEM,如FAA-3和PiperION,是由芳香烃聚合物制成的,其玻璃化转变温度超过200°C。这种高温使得使用传统的热压印方法在聚合物膜上创建图案变得复杂。李等人提出了一种替代方法,即将实验室合成的离子交换聚合物溶液(即聚二苯基-联苯哌啶鎓)倾倒在图案化的硅晶片上,并在纯水条件下以2.0 V的电压下实现了2 A cm−2的优异性能。然而,这种方法不适合用于商业或大面积的AEM薄膜,因为在干燥过程中难以实现高均匀性,这阻碍了薄膜面积的可扩展性。DMD方法可以有效地促进催化剂与AEM之间的相互作用,但仅限于小规模制备。该方法涉及将催化剂或AEM沉积在基底上,然后在惰性气体气氛中进行热处理,以形成薄膜。