Yakıt hücresi membran elektrotlarının güncel gelişimi

Membran elektrot (MEA), gaz difüzyon tabakası, katalizör tabakası ve proton değişim zarından oluşan yakıt hücresinin temel bileşenidir. Sadece çok fazlı malzeme iletiminin yeri değil, aynı zamanda yakıt hücresinin kimyasal reaksiyonunun da yeridir. Pilin genel kimyasal performansı üzerinde doğrudan bir etkisi vardır ve maliyeti, reaktörün maliyetinin %70'ini oluşturur.Bu nedenle membran elektrot, yakıt hücresi "çipinin" "kalbi" olarak da bilinir.

Genel olarak konuşursak, ideal membran elektrotlarının yüksek güç yoğunluğuna, düşük platin yüküne, uzun dayanıklılığa ve hizmet ömrüne ve diğer performans özelliklerine sahip olması gerekir. ABD Enerji Bakanlığı, araç membran elektrotlarının dayanıklılığının 2020 yılına kadar 5000 saat olmasını şart koşuyor.Güç yoğunluğu â¥1W/cm2 nominal güç.

Membran elektrodunun her bir bileşeni açısından, proton değişim membranı (PEM) esas olarak perflorosülfonik asit membran iken, diğer kompozit membranlar, oldukça seçici membranlar, grafen modifiye membranlar, yüksek sıcaklık membranları ve alkalin membranlar henüz araştırma aşamasındadır. son yıllarda araştırma sıcak noktası ve sınır yönü.

Katalizör esas olarak platin bazlıdır. Şu anda, ana katalitik katman, aktif karbon üzerinde platin tarafından desteklenen bir destek katalizörü olan platin-karbon katalizörüdür.Bununla birlikte, platin, kıt kaynakları ve yüksek maliyeti olan değerli bir metal olduğundan, düşük platin katalizörü ve platin içermeyen değerli olmayan metal katalizörünün geliştirilmesi, gelecekte membran elektrot işletmeleri için ana yön olarak kabul edilmektedir.

Gaz difüzyon tabakası, katalizör tabakası ile iletim, ısı dağılımı ve drenaj rolünü oynayan proton değişim zarı arasına sıkıştırılmıştır. Mikro gözenek tabakası ve destek tabakasından oluşur. Mikro gözenekli tabaka, karbon siyahı ve hidrofobik maddeden oluşur ve destekleyici tabaka malzemesi esas olarak karbon kağıdıdır.

Sıcak presleme yöntemi, gradyan yöntemi, CCM ve sıralama olmak üzere dört ana membran elektrot hazırlama süreci vardır.Bunlar arasında CCM, CCM oluşturmak için proton değişim zarının her iki tarafındaki katalizörü ilk kez kaplamak ve daha sonra CCM'nin her iki tarafındaki gaz difüzyon tabakasına sıcak pres yapmak için bobinden bobine doğrudan kaplama, serigrafi, püskürtme ve diğer yöntemleri benimser. Şu anda piyasada en yaygın olarak kullanılan ve ticari olarak olgun hazırlama yöntemi olan film elektrotunu oluşturun