Aktuel udvikling af brændselscellemembranelektroder

Membranelektrode (MEA) er kernekomponenten i brændselscellen, som er sammensat af gasdiffusionslag, katalysatorlag og protonudvekslingsmembran. Det er ikke kun stedet for multifase materialetransmission, men også stedet for brændselscellens kemiske reaktion. Det har en direkte indvirkning på batteriets overordnede kemiske ydeevne, og dets omkostninger tegner sig for 70 % af reaktorens omkostninger.Så membranelektroden er også kendt som "hjertet" af brændselscellens "chip".

Generelt skal ideelle membranelektroder have høj effekttæthed, lav platinbelastning, lang holdbarhed og levetid og andre ydeevneegenskaber. Det amerikanske energiministerium kræver, at holdbarheden af ​​køretøjets membranelektroder skal være ⥠5000 timer i 2020.Effekttæthed â¥1W/cm2 nominel effekt.

Med hensyn til hver komponent af membranelektroden er protonudvekslingsmembran (PEM) hovedsageligt perfluorsulfonsyremembran, mens andre kompositmembraner, meget selektive membraner, grafenmodificerede membraner, højtemperaturmembraner og alkaliske membraner stadig er i forskningsstadiet, som er forskningens hotspot og grænseretning i de senere år.

Katalysatoren er hovedsageligt platinbaseret. På nuværende tidspunkt er det almindelige katalytiske lag platin-carbon-katalysator, som er en støttekatalysator understøttet af platin på aktivt kul.Men da platin er et ædelmetal med knappe ressourcer og høje omkostninger, anses udviklingen af ​​lavplatinkatalysator og platinfri ikke-ædelmetalkatalysator for at være nøgleretningen for membranelektrodevirksomheder i fremtiden.

Gasdiffusionslaget er klemt mellem katalysatorlaget og protonudvekslingsmembranen, som spiller rollen som ledning, varmeafledning og dræning. Det er sammensat af mikroporelaget og støttelaget. Mikroporelaget er sammensat af carbon black og hydrofobt middel, og støttelagets materiale er hovedsageligt carbonpapir.

Der er fire hovedforberedelsesprocesser for membranelektrode, som er varmpresningsmetode, gradientmetode, CCM og bestilling.Blandt dem anvender CCM spole til spole direkte belægning, serigrafi, sprøjtning og andre metoder til først at belægge katalysatoren på begge sider af protonudvekslingsmembranen for at danne CCM, og derefter varmpresse gasdiffusionslaget på begge sider af CCM for at danne filmelektroden, som er den mest udbredte og kommercielt modne fremstillingsmetode på markedet i øjeblikket