Vanlige forberedelsesprosesser for membranelektrode katalysatorlag: Termisk overføring, direkte belegg

Membranelektrode (MEA)er kjernekomponenten i hydrogenbrenselceller ogPem Hydrogen Production Electrolyzers, og er en nøkkelkomponent i elektrokjemiske reaksjoner. Dens strukturelle komponenter inkluderer hovedsakeligProtonutvekslingsmembran, katalysatorlag, gassdiffusjonslag, rammemembran, etc.

Vanlige forberedelsesprosesser for membranelektrode katalysatorlag: termisk overføring, direkte belegg

StrømmenmembranelektrodeProduksjonsprosessen involverer hovedsakelig katalysatoroppslemming, belegg protonmembran for å danne CCM, varmt pressende gassdiffusjonslag og lamineringsrammemembran.

Blant dem er det mange belegningsprosesser for membranelektrodekatalysatorlag, de vanligste er termisk overføring, direkte belegg, etc.

1. Termisk overføring

Den termiske overføringsprosessen innebærer forhåndsbelegging eller utskrift av katalysatorblekk eller pulver på et overførbart underlag (vanligvis en film som er stabil ved høy temperatur), og deretter overfører katalysatoren fra overføringsmembranen til protonutvekslingsmembranen eller gassdiffusjonslaget gjennom en varm pressingsprosess.

Forberedelsestrinn:

1. Forberedelse av katalysatorblekk: Bland først katalysatorpulveret med et passende løsningsmiddel og lim for å fremstille et katalysatorblekk. Dette trinnet ligner på fremstilling av katalysatorløsning i andre beleggmetoder.

2. Katalysatorbelegg: belegg eller skriv ut katalysatorblekket på en overføringsmembran med god termisk stabilitet. Denne overføringsmembranen må forbli intakt under den påfølgende varme pressprosessen og være i stand til å frigjøre katalysatoren ved en passende temperatur.

3. Varmende overføring: Overføringsmembranen som inneholder katalysatoren er stablet med protonutvekslingsmembranen eller gassdiffusjonslaget og oppvarmet og presses i en varm presse. I denne prosessen overføres katalysatoren fra overføringsmembranen til målsubstratet.

4. Fjerning av overføringsmembranen: Etter at katalysatoroverføringen er fullført og avkjølt, fjernes overføringsmembranen, og etterlater katalysatorlaget tett festet tilPemellerGdl.

Fordeler og ulemper ved termisk overføring:

1. Formen og størrelsen på katalysatoren kan kontrolleres nøyaktig: Gjennom digital design kan katalysatorer av forskjellige former og størrelser fint tilpasses og overføres fullstendig til elektrodeoverflaten, noe som bidrar til å forbedre effektiviteten og selektiviteten til den elektrokjemiske reaksjonen;

2. Forberedelsesprosessen er mer presis: Ved å overføre katalysatoren til elektrodeoverflaten, kan et ekstremt tynt og svært konsistent katalysatorlag dannes i et mindre område. Reaksjonsoverflaten og morfologien i den mikroskopiske skalaen er mer kontrollert;

3. Flerlagskatalysatorstabling kan oppnås: Flere katalysatorer kan overføres sekvensielt til elektrodeoverflaten for å forbedre effektiviteten til sammensatt katalyse; Det kan også redusere ytre interferens, for eksempel påvirkning av faktorer som temperatur, og kan også enkelt fjernes selektivt for å unngå miljøforurensning og andre problemer.

Imidlertid har den termiske overføringsmetoden problemet med å forbedre effektiviteten i masseproduksjonen ytterligere.

2. Direkte belegg

Den direkte beleggingsprosessen, som navnet antyder, er å direkte belegge katalysatorens oppslemming påProtonutvekslingsmembran. For tiden bruker membranelektrodeprodusenter med høy produksjonskapasitet alle tosidige rulle-til-roll direkte beleggingsprosess. Noen produsenter vil bruke den ene siden av termisk overføring og den ene siden av direkte belegg for å unngå problemet med hevelse i direkte belegg og forbedre effektiviteten på samme tid.

Vanlige forberedelsesprosesser for membranelektrode katalysatorlag: termisk overføring, direkte belegg

Katode CCM -beleggprosess

Anode CCM beleggprosess

Roll-til-roll CCM-beleggprosess

Produksjonstrinn:

1. Forberedelse av katalysatoroppslemming:

Forbered først en oppslemming som inneholder en katalysator (for eksempel platina), en ionebytteharpiks, et løsningsmiddel og andre tilsetningsstoffer. Denne oppslemmingen må ha gode reologiske egenskaper for enkelt belegg.

2. Valg av protonutvekslingsmembran:

Velg en passende protonutvekslingsmembran som er nødvendig for å gi god kjemisk stabilitet og ledningsevne under driftsforhold.

3. Beleggingsprosess:

Katalysatoroppslemmingen er direkte belagt på membranen ved bruk av direkte beleggsteknologi. Beleggingsmetoden kan være børsting, sprøyting, bladbelegg eller andre passende beleggsteknikker.

Etter belegg blir membranelektroden tørket og varme behandlet under spesifikke forhold for å fjerne løsningsmidlet og sikre god binding mellom katalysatorlaget og membranen.

4. Tørking og varmebehandling:

Under tørkeprosessen fordamper løsningsmidlet, og etterlater den faste katalysatoren og ionebytterharpiksen. Varmebehandling forbedrer strukturen til katalysatorlaget ytterligere og styrker bindingen til membranen.

5. Lamineringsprosess:

Den behandlede membranelektroden er laminert sammen med gassdiffusjonslaget (GDL) for å danne en komplett membranelektrodeenhet (MEA).