Το ηλεκτρόδιο μεμβράνης είναι το βασικό συστατικό των κυψελών καυσίμου, το οποίο ενσωματώνει τις μεταφορικές και ηλεκτροχημικές αντιδράσεις ετερογενών υλικών, καθορίζοντας άμεσα τις επιδόσεις, τη διάρκεια ζωής,και κόστος κυψελών καυσίμου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίωνΤο ηλεκτρόδιο μεμβράνης και οι διπολικές πλάκες και στις δύο πλευρές μαζί σχηματίζουν μια ενιαία κυψέλη καυσίμου.και ο συνδυασμός πολλών μεμονωμένων κυττάρων μπορεί να σχηματίσει μια στοίβα κυψελών καυσίμου για να καλύψει διάφορες απαιτήσεις ισχύοςΟ σχεδιασμός και η βελτιστοποίηση της δομής MEA, η επιλογή υλικών και η βελτιστοποίηση της διαδικασίας παραγωγής ήταν πάντα στο επίκεντρο της έρευνας PEMFC.Η τεχνολογία ηλεκτροδίων μεμβράνης έχει υποστεί αρκετές γενιές καινοτομίας, διακρίνονται κυρίως σε τρεις τύπους: μέθοδος θερμής πίεσης GDE, CCM τρία σε ένα ηλεκτρόδιο μεμβράνης και ηλεκτρόδιο μεμβράνης με εντολή.
1. GDE Ηλεκτρόδιο με θερμότυπη ταινία
Η τεχνολογία προετοιμασίας MEA πρώτης γενιάς χρησιμοποίησε μέθοδο θερμής πίεσης για να συμπιέσει τα GDL του καθοδίου και του ανοδίου που έχουν επικαλυφθεί με CL και στις δύο πλευρές του PEM για να αποκτήσει MEA, γνωστή ως δομή "GDE".
Η διαδικασία προετοιμασίας του GDE τύπου MEA είναι πράγματι σχετικά απλή, χάρη στο γεγονός ότι ο καταλύτης είναι ομοιόμορφα επικαλυμμένος με το GDL.αλλά επίσης προστατεύει έξυπνα το PEM από παραμόρφωσηΩστόσο, η διαδικασία αυτή δεν είναι άψογη. Εάν η ποσότητα του καταλύτη που επικαλύπτεται στο GDL δεν μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια, η αλοιφή του καταλύτη μπορεί να διεισδύσει στο GDL.με αποτέλεσμα ορισμένοι καταλύτες να μην ασκούν πλήρως την αποτελεσματικότητα τους, και το ποσοστό αξιοποίησης μπορεί να είναι ακόμη χαμηλότερο από 20%, αυξάνοντας σημαντικά το κόστος παραγωγής του MEA.
Λόγω της ασυνέπειας μεταξύ της επικάλυψης καταλύτη στο GDL και του συστήματος διεύρυνσης του PEM, η διεπαφή μεταξύ των δύο είναι επιρρεπής σε αποστρωματισμό κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας λειτουργίας.Αυτό δεν οδηγεί μόνο σε αύξηση της εσωτερικής αντίστασης επαφής των κυψελών καυσίμουΗ διαδικασία προετοιμασίας της MEA που βασίζεται στη δομή GDE έχει ουσιαστικά εξαλειφθεί,και λίγοι άνθρωποι έχουν δώσει προσοχή σε αυτό.
2. CCM Τρία σε ένα ηλεκτρόδιο μεμβράνης
Με τη χρήση μεθόδων όπως η απευθείας επικάλυψη από κυλίνδρους σε κυλίνδρους, η εκτύπωση σε οθόνη και η επικάλυψη με ψεκασμό, ένα λιπάσμα που αποτελείται από καταλύτη, Nafion,και το κατάλληλο διασκορπιστικό επικάλυπτε απευθείας και στις δύο πλευρές της μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων για να ληφθεί το MEA.
Σε σύγκριση με τη μέθοδο προετοιμασίας MEA τύπου GDE, η μέθοδος CCM έχει καλύτερες επιδόσεις, δεν είναι εύκολο να ξεφλουδιστεί και μειώνει την αντίσταση μεταφοράς μεταξύ του στρώματος καταλύτη και του PEM,που είναι ευεργετικό για τη βελτίωση της διάχυσης και της κίνησης των πρωτονίων σε πρωτόνιαΗ επαφή και η μεταφορά πρωτονίων μεταξύ τους μειώνουν την αντίσταση της μεταφοράς πρωτονίων.Με τον τρόπο αυτό βελτιώνεται σημαντικά η απόδοση του MEAΗ έρευνα για το MEA έχει μετατοπισθεί από τον τύπο GDE στον τύπο CCM.το συνολικό κόστος του MEA μειώνεται και το ποσοστό αξιοποίησης βελτιώνεται σημαντικάΤο μειονέκτημα του CCM τύπου MEA είναι ότι είναι επιρρεπές σε πλημμύρες νερού κατά τη λειτουργία των κυψελών καυσίμου.Υπάρχουν λιγότερα κανάλια φυσικού αερίου., και η αντίσταση μετάδοσης του αερίου και του νερού είναι σχετικά υψηλή.το πάχος του στρώματος καταλύτη δεν είναι γενικά μεγαλύτερο από 10 μm.
Λόγω των εξαιρετικών συνολικών επιδόσεων του, ο τύπος CCM MEA έχει εμπορευματοποιηθεί στον τομέα των κυψελών καυσίμου αυτοκινήτων.Το CCM τύπου MEA που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας Wuhan στην Κίνα εξήχθη στην Plug Power στις Ηνωμένες Πολιτείες για χρήση σε ανεφοδιαστικά φορτηγά κυψελών καυσίμουΤο CCM τύπου MEA που αναπτύχθηκε από την Dalian Xinyuan Power έχει εφαρμοστεί σε φορτηγά, με ικανότητα φόρτωσης πολύτιμων μετάλλων με βάση το πλατίνιό τόσο χαμηλή όσο 0,4mgPt / cm2.Την ίδια στιγμή, εταιρείες και πανεπιστήμια όπως Kunshan Sunshine, Wuhan Himalaya, Suzhou Qingdong, Shanghai Jiao Tong University,και το Ινστιτούτο Χημικής Φυσικής του Dalian αναπτύσσουν επίσης υψηλής απόδοσης CCM τύπου MEAsΕξωτερικές εταιρείες όπως Komu, Gore
3Παρήγγειλε ηλεκτρόδιο μεμβράνης.
Το καταλυτικό στρώμα του τύπου GDE MEA και του τύπου CCM MEA αναμιγνύεται με το καταλύτη και το διάλυμα ηλεκτρολυτών για να σχηματιστεί μια αλυσίδα καταλύτη, η οποία κατόπιν επικαλύπτεται.Η απόδοση είναι πολύ χαμηλή και υπάρχει ένα σημαντικό φαινόμενο πόλωσηςΗ ανάπτυξη της υψηλής απόδοσης, μακράς διάρκειας, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης, υψηλής απόδοσης.και χαμηλού κόστους ΜΕΑ έχει γίνει το επίκεντρο της προσοχήςΤο ποσοστό χρησιμοποίησης του Pt του παραγγελλόμενου MEA είναι πολύ υψηλό, μειώνοντας αποτελεσματικά το κόστος του MEA, επιτυγχάνοντας παράλληλα αποτελεσματική μεταφορά πρωτονίων, ηλεκτρονίων, αερίων, νερού και άλλων ουσιών.βελτίωση της συνολικής απόδοσης του PEMFC.
Τα ηλεκτρόδια μεμβράνης με εντολή περιλαμβάνουν ηλεκτρόδια μεμβράνης με εντολή που βασίζονται σε νανοσωλήνες άνθρακα, ηλεκτρόδια μεμβράνης με εντολή που βασίζονται σε λεπτές ταινίες καταλύτη,και ηλεκτρόδια μεμονωμένης μεμβράνης με βάση αγωγούς πρωτονίων.
Ηλεκτρόδιο με μεμβράνη με βάση νανοσωλήνες άνθρακα
Τα χαρακτηριστικά του πλέγματος γραφίτη των νανοσωλήνων άνθρακα είναι ανθεκτικά σε υψηλά δυναμικά και η αλληλεπίδρασή τους και η ελαστικότητα τους με τα σωματίδια Pt ενισχύουν την καταλυτική δραστηριότητα των σωματιδίων Pt.Την τελευταία δεκαετία περίπου.Η εικονική διάταξη του μηχανισμού βελτιώνει το στρώμα διάχυσης του αερίου, την ικανότητα αποστράγγισης, την ικανότητα αποχέτευσης και την ικανότητα αποθήκευσης.και αποδοτικότητα χρησιμοποίησης Pt.
Το VACNT μπορεί να διαιρεθεί σε δύο τύπους: ένας είναι το VACNT που αποτελείται από καμπυλωμένους και σπάνιους νανοσωλήνες άνθρακα. Ένας άλλος τύπος είναι οι κούφοι νανοσωλήνες άνθρακα που αποτελούνται από ίσους και πυκνούς νανοσωλήνες άνθρακα.
Παραγγελθέντα ηλεκτρόδια μεμβράνης με βάση λεπτό στρώμα καταλύτη
Η διάταξη των λεπτών ταινιών καταλύτη αναφέρεται κυρίως σε δομές Pt nano που έχουν διαταχθεί, όπως Pt nanotubes, Pt nanowires, κλπ. Μεταξύ αυτών, ο αντιπρόσωπος του ηλεκτρόδου μεμβράνης καταλύτη είναι ο NSTF,Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς καταλύτες Pt/C, το NSTF έχει τέσσερα κύρια χαρακτηριστικά: ο φορέας καταλύτη είναι ένα οργανικό μούσι με διαταγή.Ο καταλύτης σχηματίζει λεπτό στρώμα από κράμα με βάση το Pt σε οργανισμούς που μοιάζουν με μουστάκιαΤο πάχος του στρώματος καταλύτη NSTF είναι κάτω από 1um.
Διαταγμένο ηλεκτρόδιο μεμβράνης με βάση αγωγό πρωτονίων
Η κύρια λειτουργία του ηλεκτροδίου με μεμβράνη διαγωγού πρωτονίων είναι η εισαγωγή πολυμερών υλικών νανοσύρματος για την προώθηση της αποτελεσματικής μεταφοράς πρωτονίων στο καταλυτικό στρώμα.Προετοιμάστηκαν δομές TiO2/Ti από σειρές νανοσωλήνων TiO2 (TNT) σε φύλλα τιτανίουΤα σωματίδια Pt Pd παρασκευάστηκαν στην επιφάνεια των H-TNT χρησιμοποιώντας μεθόδους ευαισθητοποίησης και μετατόπισης SnCl2,που οδηγεί σε κυψέλη καυσίμου υψηλής πυκνότητας ισχύος.
The Institute of Nuclear Science and the Department of Automotive Engineering at Tsinghua University have synthesized a novel ordered catalyst layer for the first time based on the fast proton conduction function of Nafion nanowiresΈχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: τα νανοστρώματα Nafion καλλιεργούνται in situ σε μεμβράνες ανταλλαγής πρωτονίων και η αντίσταση επαφής της διεπαφής μειώνεται στο μηδέν.Αποθήκευση καταλυτικού στρώματος σωματιδίων Pt σε νανοστρώματα Nafion, με καταλυτικές και ηλεκτρονικές λειτουργίες αγωγιμότητας. Τα νανοστρώματα Nafion έχουν γρήγορη αγωγιμότητα πρωτονίων.
Οι ηλεκτρόδοι μεμβράνης με διαταγή είναι αναμφίβολα η κύρια κατεύθυνση της τεχνολογίας προετοιμασίας ηλεκτροδίων μεμβράνης επόμενης γενιάς.Πέντε πτυχές πρέπει να εξεταστούν περαιτέρω- να διευρύνει το εύρος λειτουργίας των ηλεκτροδίων μεμβράνης μέσω βελτιστοποίησης υλικών, χαρακτηρισμού και μοντελοποίησης,Εισαγωγή νανοδομών ταχείων αγωγών πρωτονίων στο καταλυτικό στρώμα• ανάπτυξη διαδικασιών μαζικής παραγωγής χαμηλού κόστους. - Επεξεργασία σε βάθος των αλληλεπιδράσεων και των συνεργικών επιδράσεων μεταξύ μεμβράνης ηλεκτροδίων, μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων, ηλεκτροκαταλύτη,και στρώμα διάχυσης αερίων.
https://www.ultrasonic-metalwelding.com/sale-52164561-anionic-proton-exchange-membrane-ultrasonic-spraying-100khz.html
Τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας προετοιμασίας ηλεκτροδίων μεμβράνης και της μεθόδου υπερήχων ψεκασμού:
(1) Με τη βελτιστοποίηση παραμέτρων όπως η ισχύς και η συχνότητα των υπερηχητικών ακροβωτίων, το ατομικό αλοιφή καταλύτη μπορεί να έχει μικρή ανάκαμψη και να είναι λιγότερο επιρρεπές σε υπερφυσική διάλυση,βελτιώνοντας έτσι το ποσοστό αξιοποίησης του καταλύτη;
(2) Η ραβδιά υπερήχων δονήσεων διασκορπίζει τα σωματίδια του καταλύτη σε μεγάλο βαθμό, και ο ενέττης υπερήχων διασκορπισμού έχει δευτερεύουσα επίδραση ανάμειξης στην αλοιφή του καταλύτη,μειώνει σημαντικά την πιθανότητα χημικής ρύπανσης από πλατίνη και μειώνει την περιοχή δραστηριότητας αντίδρασης;
(3) Εύκολη στη λειτουργία, υψηλής αυτοματοποίησης, κατάλληλη για μαζική παραγωγή ηλεκτροδίων μεμβράνης.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
