Principais componentes e materiais do reator de célula de combustível de hidrogênio

1. Montagem do eletrodo de membrana

O eletrodo de membrana é o núcleo do reator, semelhante à CPU de um computador, e determina o máximo desempenho, vida útil e custo do reator.O módulo de eletrodo de membrana consiste em uma membrana de troca de prótons, um catalisador e uma camada de difusão de gás (camada de difusão de gás).Os principais indicadores de desempenho incluem potência por unidade de área de superfície (densidade de potência), demanda de ouro (quantidade de platina por unidade de potência produzida), vida útil e custo.A tecnologia de revestimento catalítico (CCM), a tecnologia de produção de segunda geração, é usada na produção de eletrodo de membrana, com capacidade de produção contínua de alta velocidade Roll-to-Rioll.

(1) Membrana de troca de prótons (PEM) A membrana de troca de prótons é o componente principal da célula de combustível da membrana de troca de prótons (PEMFC), é um tipo de membrana de eletrólito de polímero, a tendência atual da membrana de troca de prótons é a membrana composta aprimorada com ácido perfluorossulfônico, próton membrana de troca gradualmente tende a fina, dezenas de mícrons até dez mícrons, reduzir a polarização ôhmica da transferência de prótons, a fim de alcançar maior desempenho.

(2) catalisador No reator da célula de combustível de hidrogênio, a reação de oxidação do hidrogênio e a reação de redução do oxigênio no eletrodo são controladas principalmente pelo catalisador.O catalisador é o principal fator que afeta a polarização de ativação das células de combustível de hidrogênio e é considerado o material chave das células de combustível de hidrogênio.Atualmente, Pt/C é o catalisador comumente usado em células a combustível, ou seja, o catalisador carregado que consiste em nanopartículas de Pt dispersas no carreador de pó de carbono (como o XC-72). (3) camada de difusão de gás A camada de difusão de gás (GDL) consiste em uma camada de base de fibra de carbono e uma camada microporosa de carbono, localizada entre o campo de fluxo e o eletrodo de membrana.A principal função do GDL é fornecer um canal de transporte para o gás envolvido na reação e a água gerada, e apoiar o eletrodo de membrana.Portanto, o GDL deve ter boa resistência mecânica, estrutura de poros adequada, boa condutividade elétrica e alta estabilidade.

2. placa bipolarComo os principais componentes estruturais do reator, a placa bipolar desempenha o papel de distribuir uniformemente o gás, drenar a água, conduzir calor e eletricidade, respondendo por cerca de 60% do peso e quase 20% do custo de toda a célula de combustível.Seu desempenho afeta diretamente a potência de saída e a vida útil da bateria.Os materiais da placa bipolar são divididos em materiais de base de carbono e metal, a placa de base de carbono é dividida em placa de grafite e placa de carbono de filme composto em duas categorias.

Placa bipolar de grafite é geralmente placa de grafite não porosa ou placa de carbono como material de base, e o uso de máquinas-ferramenta CNC para processamento de fluxo, tecnologia de placa bipolar de grafite doméstica nos últimos anos se desenvolveu muito rapidamente, o nível técnico é comparável a países estrangeiros , mas a espessura é geralmente superior a 2 mm.A placa de carbono prensada com filme composto em países estrangeiros ultrapassou a tecnologia de folha de 0,8 mm, com a mesma densidade de potência de volume que a placa de metal.