Huidige ontwikkeling van brandstofcelmembraanelektroden

Membraanelektrode (MEA) is de kerncomponent van een brandstofcel, die is samengesteld uit een gasdiffusielaag, een katalysatorlaag en een protonenuitwisselingsmembraan. Het is niet alleen de plaats van meerfasige materiële transmissie, maar ook de plaats van chemische reactie van brandstofcel. Het heeft een directe invloed op de algehele chemische prestaties van de batterij en de kosten ervan bedragen 70% van de kosten van de reactor.De membraanelektrode wordt dus ook wel het "hart" van de brandstofcel "chip" genoemd.

Over het algemeen moeten ideale membraanelektroden een hoge vermogensdichtheid, een lage platinabelasting, een lange levensduur en andere prestatiekenmerken hebben. Het Amerikaanse ministerie van Energie vereist dat de duurzaamheid van voertuigmembraanelektroden tegen 2020 â¥5000 uur moet zijn.Vermogensdichtheid â¥1W/cm2 nominaal vermogen.

In termen van elk onderdeel van de membraanelektrode is het protonenuitwisselingsmembraan (PEM) voornamelijk een perfluorsulfonzuurmembraan, terwijl andere composietmembranen, zeer selectieve membranen, met grafeen gemodificeerde membranen, hogetemperatuurmembranen en alkalische membranen zich nog in de onderzoeksfase bevinden, die zijn de onderzoekshotspot en grensrichting in de afgelopen jaren.

De katalysator is voornamelijk op platina gebaseerd. Momenteel is de belangrijkste katalytische laag een platina-koolstofkatalysator, een dragerkatalysator ondersteund door platina op actieve kool.Aangezien platina echter een edelmetaal is met schaarse middelen en hoge kosten, wordt de ontwikkeling van een katalysator met een laag platinagehalte en een platinavrije niet-edelmetaalkatalysator beschouwd als de belangrijkste richting voor membraanelektrode-ondernemingen in de toekomst.

De gasdiffusielaag is ingeklemd tussen de katalysatorlaag en het protonenuitwisselingsmembraan, dat de rol speelt van geleiding, warmteafvoer en afvoer. Het is samengesteld uit de microporiënlaag en de steunlaag. De microporiënlaag is samengesteld uit carbonzwart en hydrofoob middel en het materiaal van de ondersteunende laag is voornamelijk carbonpapier.

Er zijn vier belangrijke voorbereidingsprocessen van membraanelektrode, namelijk hete persmethode, gradiëntmethode, CCM en bestellen.Onder hen gebruikt CCM coil-to-coil directe coating, zeefdruk, spuiten en andere methoden om eerst de katalysator aan beide zijden van het protonenuitwisselingsmembraan te coaten om CCM te vormen, en vervolgens de gasdiffusielaag aan beide zijden van de CCM heet te persen om vorm de filmelektrode, die momenteel de meest gebruikte en commercieel volwassen bereidingsmethode op de markt is