Отын жасушаларының мембраналық электродтарының қазіргі дамуы

Мембраналық электрод (MEA) газ диффузиялық қабатынан, катализатор қабатынан және протон алмасу мембранасынан тұратын отын ұяшығының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Бұл көпфазалы материалды тасымалдау орны ғана емес, сонымен қатар отын ұяшығының химиялық реакциясының орны. Ол аккумулятордың жалпы химиялық көрсеткіштеріне тікелей әсер етеді және оның құны реактор құнының 70% құрайды.Сонымен, мембраналық электрод отын ұяшығының «чипінің» «жүрегі» ретінде де белгілі.

Жалпы айтқанда, идеалды мембраналық электродтар жоғары қуат тығыздығы, төмен платина жүктемесі, ұзақ мерзімділік және қызмет ету мерзімі және басқа да өнімділік сипаттамаларына ие болуы керек. АҚШ Энергетика министрлігі 2020 жылға қарай көлік мембранасының электродтарының беріктігі ¥5000 сағ болуын талап етеді.Қуат тығыздығы â¥1Вт/см2 номиналды қуат.

Мембраналық электродтың әрбір құрамдас бөлігі бойынша протон алмасу мембранасы (PEM) негізінен перфторсульфоқышқылды мембрана болып табылады, ал басқа композиттік мембраналар, жоғары селективті мембраналар, графенмен өзгертілген мембраналар, жоғары температуралық мембраналар және сілтілі мембраналар әлі де зерттеу сатысында. соңғы жылдардағы зерттеу нүктесі және шекаралық бағыт.

Катализатор негізінен платина негізіндегі. Қазіргі уақытта негізгі каталитикалық қабат платина-көміртекті катализатор болып табылады, ол белсендірілген көмірде платина қолдайтын тірек катализаторы болып табылады.Дегенмен, платина ресурстары тапшы және қымбат бағалы металл болғандықтан, төмен платина катализаторын және платинасыз бағалы емес металл катализаторын дамыту болашақта мембраналық электрод кәсіпорындары үшін негізгі бағыт болып саналады.

Газ диффузиялық қабаты катализатор қабаты мен өткізгіштік, жылуды тарату және дренаждық рөл атқаратын протон алмасу мембранасының арасында орналасқан. Ол микрокеуекті қабат пен тірек қабаттан тұрады. Микрокеуек қабаты көміртекті қара және гидрофобты агенттен тұрады, ал тірек қабат материалы негізінен көміртекті қағаз болып табылады.

Мембраналық электродты дайындаудың төрт негізгі процесі бар, олар ыстық престеу әдісі, градиент әдісі, CCM және тапсырыс беру.Олардың ішінде CCM катушкаға тікелей жабуды, экранды басып шығаруды, бүркуді және CCM қалыптастыру үшін алдымен катализаторды протон алмасу мембранасының екі жағында жабу үшін басқа әдістерді қолданады, содан кейін CCM екі жағындағы газ диффузиялық қабатын ыстықтай басады. пленка электродты құрайды, ол қазіргі уақытта нарықта ең кең таралған және коммерциялық тұрғыдан жетілген дайындау әдісі болып табылады