Протондық мембрананың істен шығуының екі негізгі көрінісі

PEMFC электролитінің электролиті - бұл перфлюоросульфон қышқылыПротонмен алмасу мембранасы(PFSA мембранасы), негізінен сутегі мен ауаны бұғаттайтын рөл атқарады, электрондар бұғаттайды және протондар өткізедіЖанармай жасушаҰяшықтар / электролизаторлар. Жұмыс уақыты көбейген сайын құрылымыPFSA мембранасыөзгереді және әр түрлі функцияларға, негізінен келесі екі аспектісіне әсер етеді.

1. Газды кросс-ену

Ұзақ уақыт жұмыс істегеннен кейін, PFSA мембранасының қалыңдығы азаяды, ал кемшіліктер, мысалы, жарықтар мен перфорациялар пайда болады. Газды бұғаттау қабілеті әлсірейді, ал сутегі мен ауа PFSA мембранасы арқылы өтеді, ал батареяның ашық тізбегінің (OCV) кернеуі төмендейді.

PFSA мембраналық ақауларының механизмі негізінен екі аспектке бөлінуі мүмкін: Механикалық зақымданудан және электрохимиядан туындаған мембраналық деградация салдарынан болуы мүмкін.

PFSA мембранасы бірнеше рет кеңейіп, дымқыл және ыстық циклдер астында кішірейеді, нәтижесінде стресс циклдары пайда болады. Уақыт өте келе жарықтар пайда болады;

Жарықтардың пайда болуы реактивті газдардың ағып кетуіне және реактивті газдардың өзгеруіне, электрохимиялық деградацияны нашарлатады;

Электрохимиялық деградациядан туындаған ақаулар стресстің концентрациясы болып табылады, бұл өз кезегінде механикалық зақымдалады.

Екі негізгі көріністерПротон мембранасысәтсіздік

Зақымдалған PFSA мембранасының сем

Микропорларды немесе микрокректердің ұрпағы PFSA мембранасының сәтсіздігін дереу тудырмайды, бірақ циклдік механикалық кернеудің әсерінен белгілі бір мөлшерге дейін кеңейтеді. Бұл процесс PFSA мембранасының 50% құрайды. Сондықтан, PFSA мембранасының шаршауға төзімділігі өте маңызды.

OCV - PFSA мембранасының өмірін өлшеу үшін маңызды көрсеткіш

PFSA мембранасының ішіндегі байыпты газдың енуі OCC-тің төмендеуіне әкеледі. Бұл туралы екі пікір бар.

Ашық тізбектегі күйінде, сутегі катодқа еніп, катодтың электрокаталитикалық әрекеті астында, ал кародтың электрокаталитикалық әсерінен, жергілікті жартылай ұяшықты қалыптастыру үшін аралас потенциал, сол арқылы батареяның OCV-ді төмендетеді;

Тағы бір көрініс - сутегі катодқа енгеннен кейін, ол катализатордың бетіне adsorbed, ол PT-o интерфейсін бұзады, PT-o интерфейсін қысқарту, PT-o аралас потенциалды азайтады және осылайша OCC-ті азайтады.

OCC-дің төмендеуі электронды қысқа тұйықталудан да байланысты болуы мүмкін.

Электрондық қысқа тұйықталу мен газдың енуін газды ішінара қысымды өзгерту арқылы ажырата аламыз.

Газ ішінара қысым пайда болған кезде, мембрананың екі жағындағы газдың қысымы жоғарырақ, газ транмембранасының рұқсаты күшейеді, ал OCC едәуір төмендейді; Дәл солай рас.

Егер OCC-тің төмендеуі газ қысымымен байланысты болса, бұл оның газ кедергісімен байланысты, ол мембрананың газ кедергісінің әлсіреуіне байланысты; Егер OCC-тің төмендеуі газ қысымымен байланысты болмаса, бұл электронды қысқа тұйықталудан туындағанын білдіреді.

2. Протонның өткізгіштігінің төмендеуі

PFSA мембранасы ластанған кезде, алюйм-ді басқа металл катиондармен ауыстырылсын, олар өз кезегінде мембрананың ew мәнінің жоғарылауына әкеледі, босатылуы мүмкін протондар санының азаюына және орналастыруға болатын су мөлшерінің азаюына әкеледі. Екі бірге протон мембранасының протонның өткізгіштігін төмендетеді.

EW мәні 1 моль сутегі иондары үшін қажет мембрананың массасын білдіреді. EW мәнін кішірек, мембранадағы протон тығыздығы және мембрананың өткізгіштігі соғұрлым жақсы болады.

Сонымен қатар, «Протон» мембранасы еркін радикалдарға шабуыл жасағанда, сульфонат тобы сульфондық топ сухидрионды пішіндейді, немесе олар сулы жылу циклінің астында пайда болады, бұл протон мембранасы протон мембранасы протондар жоғалтады, сонымен қатар оның EW мәнін арттырады, сайып келгенде, өткізгіштіктің төмендеуіне әкеледі.