Nåværende utvikling av brenselcellemembranelektroder

Membranelektrode (MEA) er kjernekomponenten i brenselcellen, som er sammensatt av gassdiffusjonslag, katalysatorlag og protonutvekslingsmembran. Det er ikke bare stedet for flerfasematerialeoverføring, men også stedet for kjemisk reaksjon til brenselcellen. Det har en direkte innvirkning på den generelle kjemiske ytelsen til batteriet, og kostnadene utgjør 70 % av kostnadene til reaktoren.Så membranelektroden er også kjent som "hjertet" til brenselcellens "chip".

Generelt sett må ideelle membranelektroder ha høy effekttetthet, lav platinabelastning, lang holdbarhet og levetid og andre ytelsesegenskaper. US Department of Energy krever at holdbarheten til kjøretøyets membranelektroder skal være ⥠5000h innen 2020.Effekttetthet â¥1W/cm2 merkeeffekt.

Når det gjelder hver komponent av membranelektroden, er protonutvekslingsmembran (PEM) hovedsakelig perfluorsulfonsyremembran, mens andre komposittmembraner, svært selektive membraner, grafenmodifiserte membraner, høytemperaturmembraner og alkaliske membraner fortsatt er i forskningsstadiet, som er forskningens hotspot og frontier-retning de siste årene.

Katalysatoren er hovedsakelig platinabasert. For tiden er det katalytiske hovedlaget platina-karbonkatalysator, som er en støttekatalysator båret av platina på aktivert karbon.Siden platina er et edelt metall med knappe ressurser og høye kostnader, anses utviklingen av lavplatinakatalysator og platinafri ikke-edelmetallkatalysator å være nøkkelretningen for membranelektrodebedrifter i fremtiden.

Gassdiffusjonslaget er klemt mellom katalysatorlaget og protonutvekslingsmembranen, som spiller rollen som ledning, varmespredning og drenering. Den er sammensatt av mikroporelaget og støttelaget. Mikroporelaget er sammensatt av sot og hydrofobt middel, og støttelaget er hovedsakelig karbonpapir.

Det er fire hovedforberedelsesprosesser for membranelektrode, som er varmpressingsmetode, gradientmetode, CCM og bestilling.Blant dem bruker CCM spole til spole direkte belegg, silketrykk, sprøyting og andre metoder for først å belegge katalysatoren på begge sider av protonutvekslingsmembranen for å danne CCM, og deretter varmpresse gassdiffusjonslaget på begge sider av CCM for å danne filmelektroden, som er den mest brukte og kommersielt modne fremstillingsmetoden på markedet for tiden