Βασικά συστατικά και υλικά του αντιδραστήρα κυψελών καυσίμου υδρογόνου

1. Συγκρότημα ηλεκτροδίου μεμβράνης

Το ηλεκτρόδιο μεμβράνης είναι ο πυρήνας του αντιδραστήρα, παρόμοιος με την CPU σε έναν υπολογιστή, και καθορίζει τη μέγιστη απόδοση, διάρκεια ζωής και κόστος του αντιδραστήρα.Η μονάδα ηλεκτροδίου μεμβράνης αποτελείται από μια μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων, έναν καταλύτη και ένα στρώμα διάχυσης αερίου (στρώμα διάχυσης αερίου).Οι κύριοι δείκτες απόδοσης περιλαμβάνουν ισχύ εξόδου ανά μονάδα επιφάνειας (πυκνότητα ισχύος), ζήτηση χρυσού (ποσότητα πλατίνας ανά μονάδα ισχύος εξόδου), διάρκεια ζωής και κόστος.Η τεχνολογία επικάλυψης καταλύτη (CCM), η τεχνολογία παραγωγής δεύτερης γενιάς, χρησιμοποιείται στην παραγωγή ηλεκτροδίων μεμβράνης, με συνεχή ικανότητα παραγωγής υψηλής ταχύτητας Roll-to-Rioll.

(1) Μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEM) Η μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων είναι το βασικό συστατικό της κυψέλης καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC), είναι ένα είδος μεμβράνης ηλεκτρολύτη πολυμερούς, η τρέχουσα τάση της μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων είναι σύνθετη μεμβράνη ενισχυμένη με υπερφθοροσουλφονικό οξύ, πρωτόνιο η μεμβράνη ανταλλαγής τείνει σταδιακά να λεπταίνει, δεκάδες μικρά σε δέκα μικρά, να μειώσει την ωμική πόλωση της μεταφοράς πρωτονίων, προκειμένου να επιτευχθεί υψηλότερη απόδοση.

(2) καταλύτης Στον αντιδραστήρα της κυψέλης καυσίμου υδρογόνου, η αντίδραση οξείδωσης του υδρογόνου και η αντίδραση αναγωγής του οξυγόνου στο ηλεκτρόδιο ελέγχονται κυρίως από τον καταλύτη.Ο καταλύτης είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει την πόλωση ενεργοποίησης των κυψελών καυσίμου υδρογόνου και θεωρείται ως το βασικό υλικό των κυψελών καυσίμου υδρογόνου.Επί του παρόντος, το Pt/C είναι ο συνήθως χρησιμοποιούμενος καταλύτης στις κυψέλες καυσίμου, δηλαδή ο φορτωμένος καταλύτης που αποτελείται από νανοσωματίδια Pt διασκορπισμένα στη σκόνη άνθρακα (όπως το XC-72). (3) στρώμα διάχυσης αερίου Το στρώμα διάχυσης αερίου (GDL) αποτελείται από ένα στρώμα βάσης ινών άνθρακα και ένα στρώμα μικροπορώδους άνθρακα, το οποίο βρίσκεται μεταξύ του πεδίου ροής και του ηλεκτροδίου μεμβράνης.Η κύρια λειτουργία του GDL είναι να παρέχει ένα κανάλι μεταφοράς για το αέριο που εμπλέκεται στην αντίδραση και το παραγόμενο νερό και να υποστηρίζει το ηλεκτρόδιο της μεμβράνης.Επομένως, το GDL πρέπει να έχει καλή μηχανική αντοχή, κατάλληλη δομή πόρων, καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και υψηλή σταθερότητα.

2. Διπολική πλάκαΩς βασικά δομικά στοιχεία του αντιδραστήρα, η διπολική πλάκα παίζει το ρόλο της ομοιόμορφης κατανομής του αερίου, της αποστράγγισης του νερού, της αγωγιμότητας της θερμότητας και του ηλεκτρισμού, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 60% του βάρους και σχεδόν το 20% του κόστους ολόκληρης της κυψέλης καυσίμου.Η απόδοσή του επηρεάζει άμεσα την ισχύ εξόδου και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.Τα υλικά διπολικής πλάκας χωρίζονται σε υλικά βάσης άνθρακα και μετάλλου, η πλάκα βάσης άνθρακα χωρίζεται σε πλάκα γραφίτη και πλάκα άνθρακα σύνθετης μεμβράνης δύο κατηγορίες.

Η διπολική πλάκα γραφίτη είναι γενικά μη πορώδης πλάκα γραφίτη ή πλάκα άνθρακα ως υλικό βάσης και η χρήση εργαλειομηχανών CNC για επεξεργασία ροής, η εγχώρια τεχνολογία διπολικής πλάκας γραφίτη έχει αναπτυχθεί πολύ γρήγορα τα τελευταία χρόνια, το τεχνικό επίπεδο είναι συγκρίσιμο με ξένες χώρες , αλλά το πάχος είναι συνήθως μεγαλύτερο από 2 mm.Η πλάκα άνθρακα από σύνθετη μεμβράνη σε ξένες χώρες έχει σπάσει την τεχνολογία φύλλου 0,8 mm, με την ίδια πυκνότητα ισχύος όγκου με τη μεταλλική πλάκα.