典型的质子交换膜锂电池(PEMFC)本体(电堆)、电池单体及其膜电极示意图见图。一个PEMFC本体由若干个电池单体组成，如图中所示，而电池单体主要由膜电极(阴极和阳极)、密封圈和带有导气通道的集流板组成，集流板通常由石墨制成，由于其两侧均刻有导气通道，因而集流板也称为双极板。膜电极的组成如图中下方所示，中间为质子交换膜，它除了有质子交换功能外，还可以起到隔离燃料气和氧化剂气体的作用；膜两边是气体电极，它由兼作电极导电支撑体和气体扩散层的碳纸和催化剂组成。
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