Kasalukuyang pag-unlad ng fuel cell membrane electrodes

Ang membrane electrode (MEA) ay ang pangunahing bahagi ng fuel cell, na binubuo ng gas diffusion layer, catalyst layer at proton exchange membrane. Ito ay hindi lamang ang lugar ng multiphase material transmission, kundi pati na rin ang lugar ng kemikal na reaksyon ng fuel cell. Ito ay may direktang epekto sa pangkalahatang kemikal na pagganap ng baterya, at ang gastos nito ay nagkakahalaga ng 70% ng halaga ng reaktor.Kaya ang elektrod ng lamad ay kilala rin bilang "puso" ng "chip" ng fuel cell.

Sa pangkalahatan, ang mga ideal na electrodes ng lamad ay kailangang magkaroon ng mataas na density ng kapangyarihan, mababang platinum load, mahabang tibay at buhay ng serbisyo at iba pang mga katangian ng pagganap. Inaatasan ng US Department of Energy na ang tibay ng mga electrodes ng membrane ng sasakyan ay dapat na â¥5000h pagsapit ng 2020.Power density â¥1W/cm2 rated power.

Sa mga tuntunin ng bawat bahagi ng membrane electrode, ang proton exchange membrane (PEM) ay pangunahing perfluorosulfonic acid membrane, habang ang iba pang composite membrane, highly selective membranes, graphene modified membranes, high-temperature membranes at alkaline membranes ay nasa yugto pa rin ng pananaliksik, na kung saan ay ang hotspot ng pananaliksik at direksyon ng hangganan sa mga nakaraang taon.

Ang katalista ay pangunahing batay sa platinum. Sa kasalukuyan, ang pangunahing catalytic layer ay platinum-carbon catalyst, na isang support catalyst na sinusuportahan ng platinum sa activated carbon.Gayunpaman, dahil ang platinum ay isang mahalagang metal na may kakaunting mapagkukunan at mataas na gastos, ang pagbuo ng mababang platinum catalyst at platinum free non-precious metal catalyst ay itinuturing na pangunahing direksyon para sa mga negosyo ng membrane electrode sa hinaharap.

Ang layer ng pagsasabog ng gas ay nasa pagitan ng layer ng katalista at ang lamad ng palitan ng proton, na gumaganap ng papel ng pagpapadaloy, pagwawaldas ng init at pagpapatuyo. Binubuo ito ng micropore layer at support layer. Ang micropore layer ay binubuo ng carbon black at hydrophobic agent, at ang supporting layer na materyal ay pangunahing carbon paper.

Mayroong apat na pangunahing proseso ng paghahanda ng elektrod ng lamad, na kung saan ay mainit na paraan ng pagpindot, paraan ng gradient, CCM at pag-order.Kabilang sa mga ito, ang CCM ay gumagamit ng coil to coil direct coating, screen printing, spraying at iba pang mga paraan upang malagyan muna ang catalyst sa magkabilang panig ng proton exchange membrane upang bumuo ng CCM, at pagkatapos ay mainit na pagpindot sa gas diffusion layer sa magkabilang panig ng CCM upang bumuo ng film electrode, na kung saan ay ang pinaka-tinatanggap na ginagamit at komersyal na mature na paraan ng paghahanda sa merkado sa kasalukuyan