Текущо развитие на мембранните електроди на горивни клетки

Мембранният електрод (MEA) е основният компонент на горивната клетка, който се състои от газодифузионен слой, каталитичен слой и протонообменна мембрана. Това е не само мястото на многофазно предаване на материала, но и мястото на химическата реакция на горивната клетка. Той има пряко въздействие върху цялостната химическа ефективност на батерията, а цената му възлиза на 70% от цената на реактора.Така че мембранният електрод е известен също като "сърцето" на "чипа" на горивната клетка.

Най-общо казано, идеалните мембранни електроди трябва да имат висока плътност на мощността, нисък платинен товар, дълга издръжливост и експлоатационен живот и други работни характеристики. Министерството на енергетиката на САЩ изисква издръжливостта на мембранните електроди на превозните средства да бъде ¥5000 часа до 2020 г.Плътност на мощността â¥1W/cm2 номинална мощност.

По отношение на всеки компонент на мембранния електрод, протонообменната мембрана (PEM) е главно мембрана на перфлуоросулфонова киселина, докато други композитни мембрани, високоселективни мембрани, графенови модифицирани мембрани, високотемпературни мембрани и алкални мембрани са все още в етап на изследване, които са изследователската гореща точка и гранична посока през последните години.

Катализаторът е предимно на основата на платина. Понастоящем основният каталитичен слой е платиново-въглероден катализатор, който е поддържащ катализатор, поддържан от платина върху активен въглен.Въпреки това, тъй като платината е благороден метал с оскъдни ресурси и висока цена, разработването на катализатор с ниско съдържание на платина и катализатор без платина без благороден метал се счита за ключова посока за предприятията за мембранни електроди в бъдеще.

Газодифузионният слой е притиснат между слоя катализатор и протонообменната мембрана, която играе ролята на проводимост, разсейване на топлината и дренаж. Състои се от слой от микропори и поддържащ слой. Слоят с микропори се състои от сажди и хидрофобен агент, а материалът на поддържащия слой е главно въглеродна хартия.

Има четири основни процеса на подготовка на мембранен електрод, които са метод на горещо пресоване, градиентен метод, CCM и подреждане.Сред тях CCM приема директно покритие от намотка до намотка, ситопечат, пръскане и други методи за първо покриване на катализатора от двете страни на мембраната за обмен на протони, за да се образува CCM, и след това горещо пресоване на газодифузионния слой от двете страни на CCM за образуват филмовия електрод, който е най-широко използваният и комерсиално зрял метод за подготовка на пазара в момента