Inleiding tot het voorbereidingsproces van PEM- en AEM -membraanelektroden

Membraanelektrode (Iets) is een belangrijk onderdeel van AEM -elektrolyzer,PEM -elektrolyzeren waterstofbrandstofcel. De samenstelling van de membraanelektrode van de drie producten is vergelijkbaar, in het algemeen inclusief protonuitwisselingsmembraan/anionuitwisselingsmembraan, katalysatorlaag en gasdiffusielaag; de gasdiffusielaag vanPEM -elektrolyzeris titanium gaas, terwijl die van AEM -elektrolyzer wordt vervangen door nikkel gaas

Schematisch diagram van membraanelektrodestructuur

I. Voorbereidingsproces van MEA -kerncomponenten

1. Protonuitwisselingsmembraan

Membraanelektroden gebruikt in brandstofcellen enPEM -elektrolyzersgebruik over het algemeenprotonuitwisseling membranen, die voornamelijk zijn gemaakt van perfluorosulfonzuurharsmembranen. Het productieproces van perfluorosulfonzuurharsmembranen met versterkingslagen is vergelijkbaar. Het belangrijkste verschil tussen de producten is de dikte. Het protonuitwisselingsmembraan van brandstofcellen is dunner dan dat vanPEM -elektrolyzers.

Het voorbereidingsproces van protonuitwisselingsmembranen is in het algemeen om een ​​dubbele matrijskop te gebruiken om eerst een coating op het basismembraan te maken, een versterkingslaag te bevestigen en vervolgens een laag harsoplossing aan te brengen, te drogen en vervolgens een latere behandeling uit te voeren.

Voorbereidingsproces van protonuitwisselingsmembraan

2. Anionuitwisselingsmembraan

Het voorbereidingsproces van anionmembraan zonder versterkingslaag is relatief eenvoudig. Naast de traditionele gietmethode kan het ook worden voorbereid door coating, dat wil zeggen, direct coaten op het basismembraan en het nivelleren en vervolgens drogen.

Voorbereidingsproces van anionuitwisselingsmembraan

II. MEA -voorbereidingsproces

Momenteel neemt de membraanelektrode in het algemeen deCCMProces, dat wil zeggen, de katalysatorlurry wordt direct afgezet op het protonuitwisselingsmembraan/anionuitwisselingsmembraan. Deze procesroute verbetert het gebruikspercentage en de duurzaamheid van de katalysator tot op zekere hoogte. Het is de membraanelektrodeprocesroute met een hoge mate van commercialisering en heeft massaproductie bereikt.

De eerste stap in het bereidingsproces van membraanelektrode is pulp. Deze stap is vergelijkbaar voor de drie producten. Na pulp, coating, vijf-in-één, hete persen, luchtdichtheid detectie en andere processen worden uitgevoerd. Sinds beideprotonuitwisselingsmembraanen anionmembraan heeft de kenmerken van zwelling, de coating gebruikt in het algemeen het overdrachtsproces, dat wil zeggen dat de slurry eerst wordt toegepast op het overdrachtsmembraan en vervolgens wordt overgebracht naar het protonuitwisselingsmembraan of anionuitwisselingsmembraan.

Lurry -voorbereidingsproces

PEM Elektrolyzer Membraan Elektrode Bereiding CCM -proces

AEM Elektrolyzer Membraan Elektrode Bereiding CCM -proces

In het bereidingsproces van de AEM -membraanelektrode zijn de kathode- en anodekatalysatorlagen slurries gemaakt van katalysatoren, hydrofiele materialen/hydrofobe materialen en ionomeren. De katalysatoren omvatten edelmetaal PGM's en niet-precious metaalkatalysatoren, zoals molybdeendisulfide voor de kathode en nikkel-ijzer gelaagde dubbele hydroxide voor de anode.

Bovendien is er een ander bereidingsproces voor membraanelektroden voor AEM -elektrolyzers, wat de CCS -methode is, waarin de katalysator wordt afgezet op een substraat zoals een gasdiffusielaag of een poreuze transportlaag.

Het hoofdproces kan als volgt worden uitgedrukt: Aan het uiteinde van de kathode wordt de katalysatorcoating afgezet op de koolstofdoek en aan het anode -uiteinde kan de katalysatorcoating worden afgezet op het nikkelschuim, dat kan worden toegepast door spuiten of spleet extrusie; Nadat de coating is aangebracht, worden het koolstofdoek, het nikkelschuim en het anionmembraan aan elkaar gestapeld door af te geven om een ​​membraanelektrode te verkrijgen.

De CCS -methode is eenvoudig om het productieproces te besturen en vormt een solide en stabiele katalysatorlaag; De CCM -methode verbetert het contact tussen de katalysatorlaag en de membraaninterface en verbetert de iongeleidbaarheid, maar de katalysatorlaagstructuur is onstabiel, wat de stabiliteit van het ionenmembraan beïnvloedt en het membraanoppervlak kan veranderen tijdens het katalysatorafzettingsproces. Het werkelijke productieproces kan een geschikte procesroute selecteren volgens het toepassingsscenario.