Direktang patong slurry at coating na teknolohiya ng pamamaraan ng paghahanda ng lamad ng elektrod

Ang paghahanda ng elektrod ng lamad ay dumaan sa tatlong henerasyon.

Ang unang henerasyon ay tinatawagGas pagsasabog ng elektrod (GDE), na karaniwang gumagamit ng pag -print ng screen upang ihanda ang layer ng katalista sa layer ng pagsasabog (Larawan 1). Ang pangalawang henerasyon ay angCatalyst Coated Membrane (CCM)Paraan ng paghahanda, iyon ang layer ng katalista ay inihanda sa lamad, na kung saan ay ang kasalukuyang teknolohiya ng paghahanda ng electrode ng membrane. Kung ikukumpara sa unang pamamaraan ng henerasyon, ang pamamaraang ito ay gumagamit ng pangunahing materyal ng lamad ng proton exchange bilang isang binder, na binabawasan ang paglaban ng proton transmission sa pagitan ng layer ng katalista at angPEM, at sa isang tiyak na lawak ay nagpapabuti sa pagganap ng elektrod ng lamad at ang rate ng paggamit at tibay ng katalista. Ang pangatlong henerasyon ng lamad ng elektrod ay isang iniutos na elektrod ng lamad. Sa kasalukuyan, ang teknolohiya ng paggawa ng masa ng pangatlong henerasyon ng lamad ng elektrod ay pangunahing pinagkadalubhasaan ng mga internasyonal na higanteng materyal na kinakatawan ng 3M na kumpanya sa Estados Unidos.

Figure 1 GDE Membrane Electrode Process

Figure 2 CCM Membrane Electrode Process

AngCatalyst Coated Membrane (CCM)Ang pamamaraan ng paghahanda, bilang kasalukuyang teknolohiya ng paghahanda ng elektrod ng membrane ng membrane, ay batay sa pangunahing prinsipyo ng paglo -load ng slurry ng katalista papunta sa ibabaw ng lamad ng proton exchange, at pagkatapos ay pagsasama -sama ngProton Exchange Membrane, layer ng katalista, frame atLayer ng pagsasabog ng gasSama -sama sa pamamagitan ng mainit na pagpindot o pag -bonding, sa gayon nakumpleto ang paghahanda ng elektrod ng lamad. Ang mga pamamaraan ng paghahanda na maaaring makamit ang produksyon ng masa ay pangunahing paglilipat ng pag -print at direktang patong. Ayon sa maginoo na proseso ng pag -print ng paglilipat, ang mga 3 hanggang 6 na mga electrodes ng lamad ay maaaring pinahiran sa isang minuto, at higit sa 30 piraso ay maaaring pinahiran sa magkabilang panig ng anode at katod sa isang minuto (kinakalkula batay sa 6 na piraso ng isang metro ng membrane electrode). Mula sa pananaw ng kahusayan sa pagmamanupaktura, ang dobleng panig na direktang proseso ng patong ng anode at katod ay maaaring mas mahusay na matugunan ang mga pangangailangan ng awtomatikong paggawa ng batch.

Para sa dobleng panig na proseso ng patong, upang malutas ang problema ng pamamaga ng lamad, ang industriya ay kasalukuyang nakamit ang dobleng panig na patong sa pamamagitan ng pagpapabuti ng formula at pagbabago ng proseso.

Independently binuo direktang patong slurry ： Ang kahusayan sa paggawa ay lubos na napabuti

Ang direktang teknolohiya ng patong ay mahirap na bumuo dahil sa direktang patong ng catalyst slurry nang direkta sa proton exchange membrane, at ang lamad ay madaling kapitan ng pamamaga kapag nakatagpo ito ng mga solvent. Tulad ng ipinapakita sa Figure 3 sa ibaba, ang kalidad ng direktang patong at paglilipat ng mga coatings sa pag-print sa ilalim ng iba't ibang mga ratios ng water-ethanol at mga ratios ng water-proopanol ay inihambing. Upang makamit ang isang medyo mahusay na kalidad ng patong, ang direktang patong ay kailangang nasa loob ng isang makitid na saklaw ng ratio ng tubig-sa-alkohol, habang ang pag-print ng paglipat ay may medyo malawak na saklaw. Makikita na ang window ng proseso ng direktang teknolohiya ng patong ay mas makitid.

Karaniwan, sa proseso ng paglipat, ang crack-free o mas kaunting crack coating ay makamit. Ang catalyst slurry ay isang organikong sistema ng alkohol. Gayunpaman, ang alkohol slurry ay makagawa ng malubhang pamamaga ng lamad sa panahon ng direktang proseso ng patong. Bilang tugon sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang enerhiya ng vet ay nakapag -iisa na nakabuo ng isang proseso at pormula na angkop para sa direktang teknolohiya ng patong, na nakamit ang mga makabagong pagpapabuti at pagpapabuti sa proseso ng slurry at kahusayan sa paggawa, tulad ng sumusunod:

● Formula ng Slurry: Water-N-Propanol System, kung saan ang mga account ng tubig para sa higit sa 70%;

● Proseso ng Slurry: Makabagong Paggamit ng Mixed Ball Milling Degassing + Ultrasonic Degassing, Maramihang Mga Proseso ng Degassing, at Maramihang Mga Proseso ng Pagpapatupad ng Interleaving, upang ang mga bula na mayroon sa materyal mismo at nabuo sa panahon ng proseso ng paghahanda ay maaaring alisin sa oras;

● Kahusayan ng produksiyon: Ang proseso ng paghahanda ng slurry na ito ay tumatagal ng isang kabuuang 40 minuto mula sa pagpapakain hanggang sa paglabas, at ang kahusayan ng produksyon ay 3-5 beses na mas mataas kaysa sa tradisyunal na proseso ng paghahanda.

Figure 3 Coating Porosity (Kalidad ng Coating) ng iba't ibang mga ratios ng tubig-alkohol para sa direktang patong at paglipat

Makabagong pag -optimize ng proseso ng patong: makamit ang maraming mga breakthrough ng teknolohikal

Ang isa pang pangunahing kahirapan ng direktang teknolohiya ng patong ay ang problema sa pamamaga ng lamad sa panahon ng pangalawang patong. Dahil ang proteksiyon na pelikula ng proton exchange membrane mismo ay sumusuporta sa proton exchange membrane kapag direktang patong sa unang bahagi, ang proton membrane ay hindi madaling lumala at magpapangit sa ilalim ng isang makatwirang pormula ng slurry. Kapag patong ang pangalawang bahagi, ang proteksiyon na pelikula ay tinanggal, at ang proton membrane ay malamang na lumala at magpapangit kapag nakatagpo ng solvent nang walang proteksyon ng suporta. Kapag ang pangalawang bahagi ay direktang pinahiran nang walang proteksyon ng lamad ng lamad, ang proton membrane swells ay malubhang. Upang matugunan ang problemang ito, napili ang enerhiya ng vet at nakabuo ng isang microporous malakas na vacuum adsorption lamad at na -optimize ang mga parameter ng patong, na nakamit ang isang teknikal na tagumpay sa direktang patong ng anode at katod catalyst slurry, na partikular na ipinakita tulad ng sumusunod:

● temperatura ng patong: Ang kalidad ng patong ay unang lumala at pagkatapos ay nagpapabuti sa temperatura ng patong, na nagtatanghal ng isang baligtad na curve na hugis U. Batay sa pagsasaalang -alang ng supply ng enerhiya at pag -save ng gastos sa enerhiya, ang temperatura ng patong ay tinutukoy na 40 ° C;

● bilis ng patong: ang ginustong bilis ng patong ay mas malaki kaysa sa 5m/min;

● kapal ng patong: Ang pagtaas ng rate ng craating ng patong sa pagtaas ng kapal. Batay sa pag -load ng 0.25mg/cm2, ang kapal ng patong ay tinutukoy na 60μm;

● Pangalawang bahagi ng patong: Magdagdag ng isang microporous malakas na vacuum adsorption membrane. Ang lamad na ito ay gawa sa mga espesyal na materyales at may isang tiyak na porosity at kapal. Maaari itong epektibong mapahusay ang puwersa ng adsorption ng lamad ng proton exchange. Ang proton exchange membrane na may layer ng katalista ay pinahiran sa pangalawang bahagi upang makakuha ng isang uniporme at crack-free anode at cathode catalyst layer.

Paraan ng Pagsubok

Sa nakaraang yugto ng pag -unlad ng patong, walang epektibong paraan ng pagtuklas ng dami para sa pagkontrol sa kalidad ng patong. Sa pagtingin sa malaking workload ng pag -unlad, mahabang pag -unlad ng pag -unlad at kakulangan ng dami ng mga pamamaraan ng pagsubok ng direktang proseso ng patong, pinagtibay ng enerhiya ng vet ang konsepto ng crack "porosity" upang makontrol ang dami ng mga bitak sa direktang yugto ng pag -unlad ng patong. Iyon ay, ang patong ay nakuhanan ng litrato na may isang mikroskopyo na mikroskopyo, at ang saklaw ng catalytic layer ng larawan ay kinakalkula gamit ang software sa pagproseso ng imahe. Ang natitirang bahagi ay ang porosity ng crack. Ang Figure 4 ay ang resulta ng pagkalkula ng saklaw ng catalytic layer. Sa proseso ng direktang pag -unlad ng patong, ang direksyon ng pag -optimize ng pormula at proseso ay natutukoy sa pamamagitan ng paghahambing ng crack porosity.

Larawan 4 Pagkalkula Resulta ng Catalytic Layer Coverage

Sa kasalukuyan, ang pangunahing mga parameter ngElectrode ng lamadAng mga produkto nang nakapag -iisa na binuo at inihanda ng VET Energy ay umabot sa internasyonal na antas ng advanced. Ang nakumpletong linya ng produksyon ay maaaring makamit ang isang taunang output ng higit sa isang milyong piraso, na gumaganap ng isang tiyak na nangungunang papel sa mga pagbagsak ng lokalisasyon at pagbawas ng gastos. Sa hinaharap, ang enerhiya ng vet ay magpapatuloy na tumuon sa pagpapabuti ng pagganap ng elektrod ng lamad at pagbabawas ng mga gastos, at itaguyod ang komersyalisasyon ngHydrogen fuel cellAng kadena ng industriya sa pamamagitan ng patuloy na pag -iiba ng teknolohiya at pag -upgrade.