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PEM水电解是实现零排放制氢的有效途径，其核心部件膜电极中三相反应界面是电化学反应进行的场所，而传统膜电极中的传质通道处于无序状态，导致三相反应界面锐减，催化剂利用率低，严重制约了PEM水电解性能。因此，开发有序结构膜电极，增大接触界面、降低传质阻力以及提高催化剂利用率对提高PEM水电解的性能及降低成本至关重要。本工作利用倒锥形AAO模板的形貌特征，在催化层中构建有序的质子导体，建立高效的多相物质传输通道，通过静置实现催化层双向浓度梯度，实现高效传质及三相反应界面最大化，有效地降低了贵金属催化剂Ir载量。对所制备的阳极有序结构膜电极进行PEM水电解测试，阳极催化剂载量为0.2 mg (Ir) cm-2的有序结构膜电极与阳极载量2.4 mg (Ir) cm-2的传统膜电极性能相当，与相同载量传统膜电极相比，表现出更小的欧姆电阻和电化学反应电阻。阳极催化剂载量为0.2 mg (Ir) cm-2的有序结构膜电极在1 mA/cm-2电流密度下稳定运行20 h，而相同载量传统膜电极在4.6 h内槽压升高约500 mV。性能的提升归因于传质效率的提高与接触界面的增加。以上结果表明，在阳极催化层引入有序结构为开发高性能、超低贵金属催化剂载量、长寿命的膜电极提供了一个新策略。