Componentele și materialele cheie ale reactorului cu pile de combustibil cu hidrogen

1. Ansamblu electrod cu membrană

Electrodul cu membrană este miezul reactorului, similar procesorului dintr-un computer, și determină performanța maximă, durata de viață și costul reactorului.Modulul electrodului cu membrană constă dintr-o membrană schimbătoare de protoni, un catalizator și un strat de difuzie a gazului (stratul de difuzie a gazului).Principalii indicatori de performanță includ puterea de ieșire pe unitate de suprafață (densitatea puterii), cererea de aur (cantitatea de platină pe unitatea de putere de ieșire), durata de viață și costul.Tehnologia de acoperire cu catalizator (CCM), tehnologia de producție de a doua generație, este utilizată în producția de electrozi cu membrană, cu capacitate de producție continuă de mare viteză Roll-to-Rioll.

(1) Membrană de schimb de protoni (PEM) Membrana de schimb de protoni este componenta de bază a celulei de combustibil cu membrană de schimb de protoni (PEMFC), este un fel de membrană de electrolit polimeric, tendința curentă a membranei de schimb de protoni este membrana compozită îmbunătățită cu acid perfluorosulfonic, protoni membrana de schimb tinde treptat să se subțieze, zeci de microni până la zece microni, reduce polarizarea ohmică a transferului de protoni, pentru a obține performanțe mai mari.

(2) catalizator În reactorul cu pile de combustibil cu hidrogen, reacția de oxidare a hidrogenului și reacția de reducere a oxigenului pe electrod sunt controlate în principal de catalizator.Catalizatorul este principalul factor care afectează polarizarea de activare a pilelor de combustibil cu hidrogen și este considerat materialul cheie al celulelor de combustibil cu hidrogen.În prezent, Pt/C este catalizatorul utilizat în mod obișnuit în celulele de combustie, adică catalizatorul încărcat care constă din nanoparticule de Pt dispersate în purtătorul de pulbere de carbon (cum ar fi XC-72). (3) Stratul de difuzie a gazului Stratul de difuzie a gazului (GDL) constă dintr-un strat de bază din fibră de carbon și un strat microporos de carbon, care este situat între câmpul de curgere și electrodul membranei.Funcția principală a GDL este de a oferi un canal de transport pentru gazul implicat în reacție și apa generată și de a susține electrodul membranei.Prin urmare, GDL trebuie să aibă rezistență mecanică bună, structură adecvată a porilor, conductivitate electrică bună și stabilitate ridicată.

2. Placă bipolarăFiind componente structurale de bază ale reactorului, placa bipolară joacă rolul de a distribui uniform gazul, de a scurge apa, de a conduce căldura și electricitatea, reprezentând aproximativ 60% din greutate și aproape 20% din costul întregii celule de combustibil.Performanța sa afectează direct puterea de ieșire și durata de viață a bateriei.Materialele plăci bipolare sunt împărțite în materiale de bază de carbon și metal, placa de bază de carbon este împărțită în placă de grafit și placa de carbon cu film compozit două categorii.

Placa bipolară din grafit este în general o placă de grafit neporoasă sau o placă de carbon ca material de bază, iar utilizarea mașinilor-unelte CNC pentru procesarea fluxului, tehnologia plăcilor bipolare din grafit internă în ultimii ani s-a dezvoltat foarte rapid, nivelul tehnic este comparabil cu țările străine , dar grosimea este de obicei mai mare de 2 mm.Placa de carbon presată cu film compozit în țări străine a trecut prin tehnologia foii de 0,8 mm, cu aceeași densitate de putere de volum ca și placa metalică.