Az üzemanyagcellás membránelektródák jelenlegi fejlesztése

A membránelektróda (MEA) az üzemanyagcella központi eleme, amely gázdiffúziós rétegből, katalizátorrétegből és protoncserélő membránból áll. Ez nem csak a többfázisú anyagátvitel, hanem az üzemanyagcella kémiai reakciójának a helye is. Közvetlen hatással van az akkumulátor általános kémiai teljesítményére, és költsége a reaktor költségének 70%-át teszi ki.Tehát a membránelektródát az üzemanyagcella "chip" "szívének" is nevezik.

Általánosságban elmondható, hogy az ideális membránelektródáknak nagy teljesítménysűrűséggel, alacsony platinaterheléssel, hosszú élettartammal, élettartammal és egyéb teljesítményjellemzőkkel kell rendelkezniük. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma előírja, hogy a járművek membránelektródáinak tartóssága 2020-ra ¥5000 óra legyen.Teljesítménysűrűség â¥1W/cm2 névleges teljesítmény.

A membránelektróda egyes komponenseit tekintve a protoncserélő membrán (PEM) főként perfluor-szulfonsav membrán, míg más kompozit membránok, erősen szelektív membránok, grafénnel módosított membránok, magas hőmérsékletű membránok és lúgos membránok még kutatási szakaszban vannak, amelyek az elmúlt évek kutatási hotspotja és határterülete.

A katalizátor főleg platina alapú. Jelenleg a fő katalitikus réteg platina-szén katalizátor, amely egy aktív szénen lévő platina hordozó katalizátor.Mivel azonban a platina szűkös erőforrásokkal és magas költségekkel rendelkező nemesfém, az alacsony platinatartalmú katalizátorok és a platinamentes nem nemesfém-katalizátorok fejlesztését tekintik a jövőben a membránelektródákkal foglalkozó vállalkozások kulcsfontosságú irányának.

A gázdiffúziós réteg a katalizátorréteg és a protoncserélő membrán közé kerül, amely a vezetés, a hőelvezetés és a vízelvezetés szerepét tölti be. A mikropórusos rétegből és a hordozórétegből áll. A mikropórusos réteg koromból és hidrofób anyagból áll, a hordozóréteg anyaga pedig főleg szénpapír.

A membránelektródák négy fő előkészítési folyamata van, ezek a melegsajtolás, a gradiens módszer, a CCM és a rendelés.Ezek közül a CCM a tekercstől a tekercsig történő közvetlen bevonást, a szitanyomást, a permetezést és más módszereket alkalmaz a katalizátor először a protoncserélő membrán mindkét oldalán történő bevonására, hogy CCM-et képezzen, majd a gázdiffúziós réteget a CCM mindkét oldalán melegen sajtolja. a filmelektródát alkotják, amely jelenleg a piacon a legszélesebb körben használt és kereskedelmileg kiforrott előkészítési módszer