Aktuell utveckling av bränslecellmembranelektroder

Membranelektrod (MEA) är kärnkomponenten i bränslecellen, som består av gasdiffusionsskikt, katalysatorskikt och protonbytesmembran. Det är inte bara platsen för flerfasmaterialöverföring, utan också platsen för bränslecellens kemiska reaktion. Det har en direkt inverkan på batteriets totala kemiska prestanda, och dess kostnad står för 70 % av kostnaden för reaktorn.Så membranelektroden är också känd som "hjärtat" i bränslecellens "chip".

Generellt sett måste idealiska membranelektroder ha hög effekttäthet, låg platinabelastning, lång hållbarhet och livslängd och andra prestandaegenskaper. US Department of Energy kräver att hållbarheten för fordonsmembranelektroder ska vara ⥠5000h senast 2020.Effekttäthet â¥1W/cm2 märkeffekt.

När det gäller varje komponent i membranelektroden är protonbytesmembranet (PEM) huvudsakligen perfluorsulfonsyramembran, medan andra kompositmembran, högselektiva membran, grafenmodifierade membran, högtemperaturmembran och alkaliska membran fortfarande befinner sig i forskningsstadiet, vilket är forskningens hotspot och frontier riktning under de senaste åren.

Katalysatorn är huvudsakligen platinabaserad. För närvarande är det vanliga katalytiska skiktet platina-kolkatalysator, som är en bärarkatalysator uppburen av platina på aktivt kol.Eftersom platina är en ädelmetall med knappa resurser och höga kostnader, anses utvecklingen av lågplatinakatalysator och platinafri icke-ädelmetallkatalysator vara nyckelriktningen för membranelektrodföretag i framtiden.

Gasdiffusionsskiktet är inklämt mellan katalysatorskiktet och protonutbytesmembranet, som spelar rollen som ledning, värmeavledning och dränering. Den består av mikroporskiktet och stödskiktet. Mikroporskiktet är sammansatt av kolsvart och hydrofobt medel, och stödskiktsmaterialet är huvudsakligen kolpapper.

Det finns fyra huvudsakliga beredningsprocesser för membranelektrod, som är varmpressningsmetod, gradientmetod, CCM och beställning.Bland dem använder CCM spole till spole direktbeläggning, screentryck, sprutning och andra metoder för att först belägga katalysatorn på båda sidor av protonutbytesmembranet för att bilda CCM, och sedan varmpressa gasdiffusionsskiktet på båda sidor av CCM för att bildar filmelektroden, som är den mest använda och kommersiellt mogna beredningsmetoden på marknaden för närvarande