Introduksjon til forberedelsesprosessen til PEM- og AEM -membranelektroder

Membranelektrode (Noe) er en nøkkelkomponent i AEM Electrolyzer,PEM Electrolyzerog hydrogenbrenselcelle. Membranelektrodesammensetningen til de tre produktene er lik, generelt inkludert protonutvekslingsmembran/anionbytte membran, katalysatorlag og gassdiffusjonslag; gassdiffusjonslaget avPEM Electrolyzerer titannett, mens AEM Electrolyzer erstattes av nikkelmesh

Skjematisk diagram over membranelektrodestruktur

I. Forberedelsesprosess av MEA -kjernekomponenter

1. Protonutvekslingsmembran

Membranelektroder brukt i brenselceller ogPEM Electrolyzersgenerelt brukProton utvekslingsmembraner, som hovedsakelig er laget av perfluorosulfonsyreharpiksmembraner. Produksjonsprosessen med perfluorosulfonsyreharpiksmembraner med forsterkningslag er lik. Hovedforskjellen mellom produktene er tykkelsen. Protonutvekslingsmembranen til brenselceller er tynnere enn den forPEM Electrolyzers.

Preparasjonsprosessen for protonutvekslingsmembraner er generelt å bruke et dobbelt mat for å lage et belegg på basemembranen først, feste et forsterkningslag og deretter bruke et lag harpiksløsning, tørke det og utføre deretter etterfølgende behandling.

Forberedelsesprosess av protonbytte membran

2. Anionbytte membran

Forberedelsesprosessen til anionmembran uten armeringslag er relativt enkel. I tillegg til den tradisjonelle støpemetoden, kan den også fremstilles ved belegg, det vil si direkte belegg på basemembranen og utjevne den og deretter tørke den.

Forberedelsesprosess for anionbytte membran

Ii. MEA -forberedelsesprosess

Foreløpig vedtar membranelektroden genereltCCMProsess, det vil si at katalysatoroppslemmingen blir direkte avsatt på protonutvekslingsmembranen/anionutvekslingsmembranen. Denne prosessveien forbedrer brukshastigheten og holdbarheten til katalysatoren til en viss grad. Det er membranelektrodeprosessveien med en høy grad av kommersialisering og har oppnådd masseproduksjon.

Det første trinnet i preparatprosessen til membranelektrode er masse. Dette trinnet er likt for de tre produktene. Etter masse, belegg, blir fem-i-ett, varmt pressing, lufttetthetsdeteksjon og andre prosesser utført. Siden beggeProtonutvekslingsmembranOg anionmembran har kjennetegnene på hevelse, belegget bruker generelt overføringsprosessen, det vil si at oppslemmingen først blir brukt på overføringsmembranen, og deretter overført til protonutvekslingsmembranen eller anionutvekslingsmembranen.

Slurry forberedelsesprosess

PEM Electrolyzer membranelektrodeforberedelse CCM -prosess

AEM Electrolyzer membranelektrodeforberedelse CCM -prosess

I AEM -membranelektrodeforberedelsesprosessen er katode- og anodekatalysatorlagene slynger laget av katalysatorer, hydrofile materialer/hydrofobe materialer og ionomerer. Katalysatorene inkluderer PGM-er med edelt metall og ikke-bedragende metallkatalysatorer, så som molybden-disulfid for katoden og nikkel-jernlaget dobbelthydroksyd for anoden.

I tillegg er det en annen preparatprosess for membranelektroder for AEM -elektrolyzere, som er CCS -metoden, der katalysatoren blir avsatt på et underlag som et gassdiffusjonssjikt eller et porøst transportlag.

Hovedprosessen kan uttrykkes som følger: Ved katodeenden blir katalysatorbelegget avsatt på karbonduken, og ved anodeenden kan katalysatorbelegget avsettes på nikkelskummet, som kan påføres ved spraying eller spalte ekstrudering; Etter at belegget er påført, blir karbonklut, nikkelskum og anionmembran stablet sammen ved å dispensere for å oppnå en membranelektrode.

CCS -metoden er enkel å kontrollere produksjonsprosessen og danner et fast og stabilt katalysatorlag; CCM -metoden forbedrer kontakten mellom katalysatorlaget og membrangrensesnittet og forbedrer ioneledningsevnen, men katalysatorlagstrukturen er ustabil, noe som påvirker stabiliteten til ionemembranen, og membranoverflaten kan endres under katalysatoravsetningsprosessen. Den faktiske produksjonsprosessen kan velge en passende prosessrute i henhold til applikasjonsscenariet.