Ключевые компоненты и материалы реактора на водородных топливных элементах

1. Мембранный электрод в сборе

Мембранный электрод является сердцевиной реактора, аналогично центральному процессору компьютера, и определяет максимальную производительность, срок службы и стоимость реактора.Мембранно-электродный модуль состоит из протонообменной мембраны, катализатора и газодиффузионного слоя (газодиффузионного слоя).Основные показатели производительности включают выходную мощность на единицу площади поверхности (плотность мощности), потребность в золоте (количество платины на единицу выходной мощности), срок службы и стоимость.Технология каталитического покрытия (CCM), производственная технология второго поколения, используется в производстве мембранных электродов с непрерывным высокоскоростным производством Roll-to-Rioll.

(1) Протонообменная мембрана (PEM) Протонообменная мембрана является основным компонентом топливного элемента с протонообменной мембраной (PEMFC), представляет собой своего рода мембрану из полимерного электролита. обменная мембрана постепенно имеет тенденцию к утончению, от десятков микрон до десяти микрон, уменьшает омическую поляризацию переноса протонов, чтобы достичь более высокой производительности.

(2) катализатор В реакторе водородного топливного элемента реакция окисления водорода и реакция восстановления кислорода на электроде в основном контролируются катализатором.Катализатор является основным фактором, влияющим на активационную поляризацию водородных топливных элементов, и считается ключевым материалом водородных топливных элементов.В настоящее время Pt/C является широко используемым катализатором в топливных элементах, то есть загруженным катализатором, который состоит из наночастиц Pt, диспергированных на носителе из углеродного порошка (такого как XC-72). (3) газодиффузионный слой Газодиффузионный слой (ГДС) состоит из базового слоя из углеродного волокна и углеродного микропористого слоя, расположенного между полем течения и мембранным электродом.Основная функция ГДЛ состоит в том, чтобы обеспечить транспортный канал для газа, участвующего в реакции, и образовавшейся воды, а также поддерживать мембранный электрод.Следовательно, ГДЛ должен обладать хорошей механической прочностью, подходящей структурой пор, хорошей электропроводностью и высокой стабильностью.

2. Биполярная пластинаВ качестве основных структурных компонентов реактора биполярная пластина играет роль равномерного распределения газа, отвода воды, проведения тепла и электричества, что составляет около 60% веса и почти 20% стоимости всего топливного элемента.Его производительность напрямую влияет на выходную мощность и срок службы батареи.Биполярные пластинчатые материалы делятся на углеродные и металлические базовые материалы, углеродная базовая пластина делится на графитовую пластину и углеродную пластину из композитной пленки на две категории.

Графитовая биполярная пластина, как правило, представляет собой непористую графитовую пластину или углеродную пластину в качестве основного материала, а использование станков с ЧПУ для обработки потока, отечественная технология графитовой биполярной пластины в последние годы развивается очень быстро, технический уровень сопоставим с зарубежными странами. , но толщина обычно больше 2 мм.Прессованная углеродная пластина из композитной пленки в зарубежных странах превзошла технологию листа толщиной 0,8 мм с той же объемной плотностью мощности, что и металлическая пластина.