Johdanto PEM- ja AEM -kalvoelektrodien valmistusprosessiin

Kalvoelektrodi (Jotain) on AEM -elektrolysaattorin avainkomponentti,PEM -elektrolysaattorija vetypolttokenno. Kolmen tuotteen kalvoelektrodin koostumus on samanlainen, mukaan lukien protoninvaihtokalvon/anioninvaihtokalvo, katalyyttikerros ja kaasun diffuusiokerros; kaasun diffuusiokerrosPEM -elektrolysaattorion titaaniverkko, kun taas AEM -elektrolysaattori korvataan nikkeliverkkolla

Kaavio kalvoelektrodirakenteesta

I. MEA -ydinkomponenttien valmistusprosessi

1. Protoninvaihtokalvo

Polttokennoissa käytetyt kalvoelektrodit jaPEM -elektrolytserityleensä käyttääProtoninvaihtokalvot, jotka on valmistettu pääasiassa perfluorosulfonihapon hartsikalvoista. Perfluorosulfonihapon hartsikalvojen tuotantoprosessi on samanlainen. Suurin ero tuotteiden välillä on paksuus. Polttokennojen protoninvaihtokalvo on ohuempi kuinPEM -elektrolytserit.

Protoninvaihtokalvojen valmistusprosessin on yleensä käytettävä kaksoismuotin päätä pinnoitteen valmistamiseksi pohjakalvossa ensin, kiinnitä vahvistuskerros ja levitä sitten hartsiliuoksen kerros, kuivaa se ja suorita sitten seuraava käsittely.

Protoninvaihtokalvon valmistusprosessi

2. Anioninvaihtokalvo

Anionikalvon valmistusprosessi ilman vahvistuskerrosta on suhteellisen yksinkertainen. Perinteisen valuhumenetelmän lisäksi se voidaan valmistaa myös päällysteellä, ts. Pinnoitte suoraan pohjamembraaniin ja tasoittamalla se ja kuivaamalla sen sitten.

Anioninvaihtokalvon valmistusprosessi

II. MEA -valmistusprosessi

Tällä hetkellä kalvoelektrodi käyttää yleensäCCMProsessi, toisin sanoen katalyytin lietteet talletetaan suoraan protoninvaihtokalvolle/anioninvaihtokalvolle. Tämä prosessireitti parantaa katalysaattorin käyttöastetta ja kestävyyttä tietyssä määrin. Se on kalvoelektrodiprosessireiti, jolla on korkea kaupallistaminen ja joka on saavuttanut massatuotannon.

Ensimmäinen vaihe kalvoelektrodin valmistusprosessissa on mass. Tämä vaihe on samanlainen kolmelle tuotteelle. Massan, pinnoitteen jälkeen suoritetaan viisi-yksi-yksi, kuuma puristus, ilmatiiviyden havaitseminen ja muut prosessit. Koska molemmatprotoninvaihtokalvoJa anionikalvolla on turvotuksen ominaisuudet, pinnoite käyttää yleensä siirtoprosessia, ts. Lietteen sovelletaan ensin siirtokalvoon ja siirretään sitten protoninvaihtokalvoon tai anioninvaihtokalvoon.

Lietteen valmisteluprosessi

PEM -elektrolyzerin kalvoelektrodin valmiste CCM -prosessi

AEM -elektrolysaattorin kalvon elektrodin valmistus CCM -prosessi

AEM -kalvoelektrodin valmistusprosessissa katodi- ja anodikatalyyttikerrokset ovat katalyytteistä, hydrofiilisistä materiaaleista/hydrofobisista materiaaleista ja ionomeereistä valmistettuja lietteitä. Katalyytteihin kuuluvat jalometallit PGM: t ja ei-maksuttomat metallikatalyyttit, kuten molybdeeni-disulfidi anodille ja nikkeli-rautalle kerrostettu kaksoishydroksidi anodille.

Lisäksi AEM -elektrolytserien kalvoelektrodeille on olemassa toinen valmistusprosessi, joka on CCS -menetelmä, jossa katalyytti kerrostuu substraattiin, kuten kaasun diffuusiokerros tai huokoinen kuljetuskerros.

Pääprosessi voidaan ilmaista seuraavasti: katodipäässä katalyytin päällyste kerrostuu hiililiinalle ja anodin päässä katalyytin päällyste voidaan kerätä nikkelivaahtoon, joka voidaan levittää suihkuttamalla tai rako -suulakepuristuksella; Pinnoitteen levittämisen jälkeen hiilikangas, nikkelivaahto ja anionikalvo pinotaan toisiinsa annostelemalla membraanielektrodin saamiseksi.

CCS -menetelmä on helppo hallita valmistusprosessia ja muodostaa kiinteän ja stabiilin katalyyttikerroksen; CCM -menetelmä parantaa katalysaattorikerroksen ja membraanirajapinnan välistä kosketusta ja parantaa ioninjohtavuutta, mutta katalysaattorikerrosrakenne on epävakaa, mikä vaikuttaa ionikalvon stabiilisuuteen, ja kalvon pinta voi muuttua katalyytin laskeutumisprosessin aikana. Varsinainen tuotantoprosessi voi valita sopivan prosessireitin sovellusskenaarion mukaan.