Polttokennokalvoelektrodien nykyinen kehitys

Kalvoelektrodi (MEA) on polttokennon ydinkomponentti, joka koostuu kaasudiffuusiokerroksesta, katalyyttikerroksesta ja protoninvaihtokalvosta. Se ei ole vain monivaiheisen materiaalin siirron paikka, vaan myös polttokennon kemiallisen reaktion paikka. Sillä on suora vaikutus akun yleiseen kemialliseen suorituskykyyn, ja sen hinta on 70 % reaktorin kustannuksista.Joten kalvoelektrodi tunnetaan myös polttokennon "sirun" "sydämenä".

Yleisesti ottaen ihanteellisilla kalvoelektrodeilla on oltava korkea tehotiheys, alhainen platinakuorma, pitkä kestävyys ja käyttöikä sekä muut suorituskykyominaisuudet. Yhdysvaltain energiaministeriö edellyttää, että ajoneuvojen kalvoelektrodien kestävyyden tulee olla ¥5000h vuoteen 2020 mennessä.Tehon tiheys â¥1W/cm2 nimellisteho.

Kalvoelektrodin kunkin komponentin osalta protoninvaihtokalvo (PEM) on pääasiassa perfluorisulfonihappokalvoa, kun taas muut komposiittikalvot, erittäin selektiiviset kalvot, grafeenimodifioidut kalvot, korkean lämpötilan kalvot ja alkaliset kalvot ovat vielä tutkimusvaiheessa. tutkimuksen hotspot ja eturintamassa viime vuosina.

Katalyytti on pääosin platinapohjainen. Tällä hetkellä päävirran katalyyttinen kerros on platina-hiili-katalysaattori, joka on tukikatalyytti, jota tukee platina aktiivihiilellä.Koska platina on kuitenkin jalometalli, jolla on niukat resurssit ja korkeat kustannukset, matalaplatinakatalysaattorin ja platinattoman ei-jalometallikatalysaattorin kehittämistä pidetään tulevaisuuden kalvoelektrodiyritysten keskeisenä suunnana.

Kaasun diffuusiokerros on kerrostettu katalyyttikerroksen ja protoninvaihtokalvon väliin, jolla on johtavuuden, lämmön haihdutuksen ja vedenpoiston rooli. Se koostuu mikrohuokoskerroksesta ja tukikerroksesta. Mikrohuokoinen kerros koostuu nokimustasta ja hydrofobisesta aineesta, ja tukikerroksen materiaali on pääasiassa hiilipaperia.

Kalvoelektrodilla on neljä päävalmistusprosessia, jotka ovat kuumapuristusmenetelmä, gradienttimenetelmä, CCM ja tilaus.Niistä CCM käyttää kelasta kelaan suoraa pinnoitusta, silkkipainatusta, ruiskutusta ja muita menetelmiä katalyytin päällystämiseksi ensin protoninvaihtokalvon molemmille puolille CCM:n muodostamiseksi ja sitten kaasudiffuusiokerroksen kuumapuristamiseksi CCM:n molemmilla puolilla muodostavat kalvoelektrodin, joka on tällä hetkellä markkinoiden laajimmin käytetty ja kaupallisesti kypsin valmistusmenetelmä