Dezvoltarea actuală a electrozilor cu membrană pentru celulele de combustie

Electrodul cu membrană (MEA) este componenta de bază a celulei de combustibil, care este compusă din stratul de difuzie a gazului, stratul de catalizator și membrană schimbătoare de protoni. Nu este doar locul transmisiei materialelor multifazate, ci și locul reacției chimice a celulei de combustibil. Are un impact direct asupra performanței chimice generale a bateriei, iar costul acesteia reprezintă 70% din costul reactorului.Deci, electrodul cu membrană este cunoscut și sub numele de „inima” „cipului” celulei de combustie.

În general, electrozii cu membrană ideali trebuie să aibă densitate mare de putere, încărcare scăzută de platină, durabilitate lungă și durată de viață și alte caracteristici de performanță. Departamentul de Energie al SUA cere ca durabilitatea electrozilor membranei vehiculului să fie de â¥5000h până în 2020.Densitate de putere â¥1W/cm2 putere nominală.

În ceea ce privește fiecare componentă a electrodului membranei, membrana schimbătoare de protoni (PEM) este în principal membrană de acid perfluorosulfonic, în timp ce alte membrane compozite, membrane foarte selective, membrane modificate cu grafen, membrane la temperatură înaltă și membrane alcaline sunt încă în stadiul de cercetare, care sunt punctul fierbinte al cercetării și direcția de frontieră din ultimii ani.

Catalizatorul este în principal pe bază de platină. În prezent, stratul catalitic principal este un catalizator platină-carbon, care este un catalizator suport susținut de platină pe cărbune activ.Cu toate acestea, deoarece platina este un metal prețios cu resurse limitate și costuri ridicate, dezvoltarea catalizatorului cu conținut scăzut de platină și a catalizatorului de metale neprețioase fără platină este considerată a fi direcția cheie pentru întreprinderile cu electrozi cu membrană în viitor.

Stratul de difuzie a gazului este intercalat între stratul de catalizator și membrana schimbătoare de protoni, care joacă rolul de conducție, disipare a căldurii și drenaj. Este compus din stratul de micropori și stratul suport. Stratul cu micropori este compus din negru de fum și agent hidrofob, iar materialul stratului suport este în principal hârtie de carbon.

Există patru procese principale de pregătire a electrodului cu membrană, care sunt metoda de presare la cald, metoda gradientului, CCM și comanda.Printre acestea, CCM adoptă acoperire directă bobină la bobină, serigrafie, pulverizare și alte metode pentru a acoperi mai întâi catalizatorul pe ambele părți ale membranei schimbătoare de protoni pentru a forma CCM, apoi presarea la cald a stratului de difuzie a gazului de pe ambele părți ale CCM pentru a formează electrodul film, care este metoda de preparare cea mai utilizată și mai matură comercial de pe piață în prezent