Ultrasonik püskürtme membran elektrot hazırlama teknolojisi

Membran elektrodu, yakıt hücrelerinin temel bileşenidir. Heterogen malzemelerin nakliye ve elektrokimyasal reaksiyonlarını entegre eder.ve proton değişim membran yakıt hücrelerinin maliyetiMembran elektrodu ve her iki taraftaki bipolar plakalar tek bir yakıt hücresi oluşturur.ve birden fazla tek hücre kombinasyonu çeşitli güç çıkışı gereksinimlerini karşılamak için bir yakıt hücresi yığını oluşturabilirMEA yapısının tasarımı ve optimizasyonu, malzeme seçimi ve üretim sürecinin optimizasyonu her zaman PEMFC araştırmalarının odak noktası olmuştur.Membran elektrot teknolojisi birkaç nesil yenilik geçirdi., esas olarak üç tipte ayrılır: GDE sıcak presleme yöntemi, CCM üç bir zar elektrotu ve düzenli zar elektrotu.

1. GDE Sıcak Preslenmiş Film Elektrodu

İlk nesil MEA hazırlama teknolojisi, "GDE" yapısı olarak bilinen MEA elde etmek için PEM'nin her iki tarafında CL ile kaplanmış katot ve anot GDL'leri sıkıştırmak için sıcak presleme yöntemi kullanmıştır.

GDE tipi MEA'nın hazırlanma süreci, katalizörün GDL'ye tekel olarak kaplanması sayesinde nispeten basittir.Ama aynı zamanda PEM'yi deformasyondan da akıllıca korur.Bununla birlikte, bu işlem kusursuz değildir. Eğer GDL'de kaplanmış katalizör miktarı kesin bir şekilde kontrol edilemezse, katalizör hamuru GDL'ye girebilir.Sonuç olarak bazı katalizörler verimliliğini tam olarak kullanamıyorMEA'nın üretim maliyetini büyük ölçüde artıran, kullanım oranı %20 kadar düşük olabilir.

GDL üzerindeki katalizör kaplaması ile PEM'in genişleme sistemi arasındaki tutarsızlık nedeniyle, ikisi arasındaki arayüz uzun süreli çalışma sırasında delaminasyona eğilimlidir.Bu sadece yakıt hücrelerinin iç temas direncinin artmasına yol açmakla kalmaz., ancak aynı zamanda MEA'nın genel performansını da büyük ölçüde azaltır ve ideal seviyeye ulaşmaktan çok uzaktır.Ve pek az insan buna dikkat etmiştir..

2. CCM Üç İçinde Bir Membran Elektrodu

Ruloya rulo doğrudan kaplama, ekran baskı ve sprey kaplama gibi yöntemler kullanarak, katalizörden oluşan bir gübre, Nafion,MEA elde etmek için proton değişim zarının her iki tarafına uygun disperjan doğrudan kaplanır..

GDE tipi MEA hazırlama yöntemine kıyasla, CCM tipi daha iyi performans gösterir, soyulması kolay değildir ve katalizör katmanı ile PEM arasındaki transfer direncini azaltır.Protonların protonda yayılmasını ve hareketini iyileştirmek için yararlıdır.. katalizör katmanı, böylece katalizör katmanı ve PEM'yi teşvik eder.Böylece MEA'nın performansını büyük ölçüde iyileştirdi.MEA'nın araştırması GDE türünden CCM türüne kaydı.MEA'nın genel maliyeti azalır ve kullanım oranı büyük ölçüde iyileşir.. CCM tipi MEA'nın dezavantajı, yakıt hücrelerinin çalışması sırasında su sulama eğilimindedir.Daha az gaz kanalı var., ve gaz ve suyun iletim direnci nispeten yüksektir. Bu nedenle, gaz ve suyun iletim direncini azaltmak içinkatalizör katmanının kalınlığı genellikle 10 μm'den fazla değildir..

CCM tipi MEA, mükemmel kapsamlı performansı nedeniyle otomotiv yakıt hücreleri alanında ticarileştirildi.Çin'deki Wuhan Teknoloji Üniversitesi tarafından geliştirilen CCM tipi MEA, yakıt hücresi çatal kaldırıcılarında kullanılmak üzere ABD'deki Plug Power'a ihraç edildi.Dalian Xinyuan Power tarafından geliştirilen CCM tipi MEA, platin bazlı değerli metal yükleme kapasitesi 0.4mgPt/cm2 kadar düşük olan kamyonlara uygulanmıştır.Aynı zamanda, Kunshan Sunshine, Wuhan Himalaya, Suzhou Qingdong, Shanghai Jiao Tong Üniversitesi gibi şirketler ve üniversiteler,ve Dalian Kimya Fizik Enstitüsü de yüksek performanslı CCM tipi MEA'ları geliştiriyor.Komu, Gore gibi yabancı şirketler.

3Membran Elektrodu sipariş edildi.

GDE tipi MEA ve CCM tipi MEA katalitik katmanı katalizör ve elektrolit çözeltisi ile karıştırılarak katalizör hamuru oluşturulur ve daha sonra kaplanır.Verimlilik çok düşük ve önemli bir kutuplaşma fenomeni var.MEA'nın yüksek akım boşaltmasına elverişli olmayan MEA'nın platin yüklenmesi de nispeten yüksektir.ve düşük maliyetli MEA'lar dikkat odağı haline geldi.Sipariş edilen MEA'nın Pt kullanım oranı çok yüksektir ve MEA'nın maliyetini etkili bir şekilde azaltırken, proton, elektron, gaz, su ve diğer maddelerin verimli taşınmasını sağlar.Böylece PEMFC'nin genel performansını iyileştirmek.

Siparişli zar elektrotları, karbon nanotüpler bazlı siparişli zar elektrotlarını, katalizör ince filmler bazlı siparişli zar elektrotlarını içerir.ve proton iletkenlerine dayalı düzenli zar elektrotları.

Karbon Nanotube Temelli Düzenli Membran Elektrodu

Karbon nanotüplerinin grafit ızgara özellikleri yüksek potansiyelle karşı dayanıklıdır ve Pt parçacıkları ile etkileşimleri ve elastikilikleri Pt parçacıklarının katalitik aktivitesini arttırır.Son on yılda ya da daha fazla, dikey olarak hizalı karbon nanotüplerine (VACNT) dayalı ince filmler geliştirilmiştir. Elektrot. Dikey düzenleme mekanizması gaz difüzyon katmanını, drenaj kapasitesini,ve Pt kullanım verimliliği.

VACNT iki tipte bölünebilir: biri kavisli ve seyrek karbon nanotüplerinden oluşan VACNT; diğeri düz ve yoğun karbon nanotüplerinden oluşan boş karbon nanotüpleridir.

Katalizör ince filmi bazlı sipariş edilen zar elektrodu

Katalizör ince filmlerin sıralanması, esas olarak Pt nanotüpleri, Pt nano telleri vb. gibi Pt nano sıralı yapılara atıfta bulunur. Bunlardan katalizör sıralı membran elektrodunun temsilcisi NSTF'dir.,Geleneksel Pt/C katalizörleriyle karşılaştırıldığında, NSTF'nin dört ana özelliği vardır: katalizör taşıyıcısı düzenli bir organik bıyık;Katalizör, Pt tabanlı alaşım ince bir film oluşturur.Katalitik katmanda karbon taşıyıcı yoktur; NSTF katalizör katmanının kalınlığı 1um'den azdır.

Proton iletkenine dayalı siparişli zar elektrodu

Proton iletkenli düzenli zar elektrodunun ana işlevi, katalitik katmanda verimli proton taşımacılığını teşvik etmek için nano tel polimer malzemeleri sunmaktır. Yu ve diğerleri.TiO2 nanotüp dizilerinden (TNT) TiO2/Ti yapıları titanyum levhalar üzerinde hazırlandı.Pt Pd parçacıkları SnCl2 duyarlılaştırma ve yer değiştirme yöntemleri kullanarak H-TNT'lerin yüzeyinde hazırlandı.Yüksek güç yoğunluğunda yakıt hücresi üreten.

The Institute of Nuclear Science and the Department of Automotive Engineering at Tsinghua University have synthesized a novel ordered catalyst layer for the first time based on the fast proton conduction function of Nafion nanowiresAşağıdaki özelliklere sahiptir: Nafion nanorodları proton değişim membranları üzerinde in situ yetiştirilir ve arayüz temas direnci sıfıra düşürülür;Pt parçacığı katalitik katmanının Nafion nanorodlar üzerinde çökmesi, hem katalitik hem de elektron iletme fonksiyonlarına sahiptir; Nafion nanodları hızlı proton iletkenliğine sahiptir.

Sipariş edilen membran elektrotları, kuşkusuz bir sonraki nesil membran elektrot hazırlama teknolojisinin ana yönüdür.Beş yönü daha fazla değerlendirmek gerekiyor.: düzenli zar elektrotları kirliliklere karşı son derece hassastır; Malzeme optimizasyonu, karakterifikasyon ve modelleme yoluyla zar elektrotlarının çalışma aralığını genişletmek;Hızlı proton iletken nanoyapıların katalitik katmana yerleştirilmesiDüşük maliyetli seri üretim sürecinin geliştirilmesi; Membran elektrot proton değişim membranı, elektro katalizör,ve gaz difüzyon tabakası.

https://www.ultrasonic-metalwelding.com/sale-52164561-anionic-proton-exchange-membrane-ultrasonic-spraying-100khz.html

Membran Elektrot Hazırlama Teknolojisinin ve Ultrasonik püskürtme yönteminin avantajları:

(1) Ultrasonik nozel gücü ve frekansı gibi parametreleri optimize ederek, atomlaştırılmış katalizör hamuru küçük bir geri dönüşe sahip olabilir ve aşırı püskürmeye daha az eğilimlidir.Bu sayede katalizörün kullanım oranı iyileştirilir.;

(2) Ultrasonik titreşim çubuğu katalizör parçacıklarını yüksek oranda dağıtır ve ultrasonik dispersiyon enjeksiyonu katalizör hamuru üzerinde ikincil bir karıştırma etkisine sahiptir.Platin kimyasal kirliliği olasılığını ve reaksiyon aktivitesi alanını büyük ölçüde azaltır;

(3) Çalışması kolay, yüksek otomatik, membran elektrotlarının seri üretimi için uygundur.