Vesinikkütuseelemendi reaktori põhikomponendid ja materjalid

1. Membraanelektroodide kokkupanek

Membraanelektrood on reaktori südamik sarnaselt arvuti CPU-ga ja määrab reaktori maksimaalse jõudluse, eluea ja maksumuse.Membraanelektroodi moodul koosneb prootonivahetusmembraanist, katalüsaatorist ja gaasi difusioonikihist (gaasi difusioonikiht).Peamised jõudlusnäitajad hõlmavad väljundvõimsust pinnaühiku kohta (võimsustihedus), kulla nõudlust (plaatina kogus väljundvõimsuse ühiku kohta), eluiga ja maksumust.Katalüsaatorkatte (CCM) tehnoloogiat, teise põlvkonna tootmistehnoloogiat, kasutatakse membraanelektroodide tootmisel, pideva kiire tootmisvõimsusega Roll-to-Rioll.

(1) Prootonvahetusmembraan (PEM) Prootonivahetusmembraan on prootonivahetusmembraani kütuseelemendi (PEMFC) põhikomponent, omamoodi polümeer-elektrolüüdi membraan, prootonivahetusmembraani praegune põhisuund on perfluorosulfoonhappega täiustatud komposiitmembraan, prooton Vahetusmembraan kipub järk-järgult õhenema, kümnete mikronite võrra kuni kümne mikronini, vähendama prootoniülekande oomilist polarisatsiooni, et saavutada suurem jõudlus.

(2) katalüsaator Vesinikkütuseelemendi reaktoris juhitakse vesiniku oksüdatsioonireaktsiooni ja hapniku redutseerimisreaktsiooni elektroodil peamiselt katalüsaatoriga.Katalüsaator on peamine tegur, mis mõjutab vesinikkütuseelementide aktiveerimise polarisatsiooni, ja seda peetakse vesinikkütuseelementide võtmematerjaliks.Praegu on kütuseelementides tavaliselt kasutatav katalüsaator Pt/C, st laetud katalüsaator, mis koosneb süsinikupulbri (nt XC-72) kandjasse hajutatud Pt nanoosakestest. (3) Gaasi difusioonikiht Gaasi difusioonikiht (GDL) koosneb süsinikkiust aluskihist ja süsiniku mikropoorsest kihist, mis paikneb vooluvälja ja membraanelektroodi vahel.GDL-i põhiülesanne on pakkuda transpordikanalit reaktsioonis osalevale gaasile ja tekkivale veele ning toetada membraanielektroodi.Seetõttu peab GDL-l olema hea mehaaniline tugevus, sobiv pooride struktuur, hea elektrijuhtivus ja kõrge stabiilsus.

2. Bipolaarne plaatReaktori põhikonstruktsioonikomponentidena täidab bipolaarne plaat gaasi ühtlase jaotamise, vee ärajuhtimise, soojuse ja elektri juhtimise rolli, moodustades ligikaudu 60% kogu kütuseelemendi massist ja ligi 20% maksumusest.Selle jõudlus mõjutab otseselt aku väljundvõimsust ja kasutusiga.Bipolaarsed plaadimaterjalid jagunevad süsinik- ja metallist alusmaterjalideks, süsiniku alusplaat jaguneb grafiitplaadiks ja komposiitkile süsinikplaadiks kahte kategooriasse.

Grafiidi bipolaarne plaat on alusmaterjalina üldiselt mittepoorne grafiitplaat või süsinikplaat ning CNC-tööpinkide kasutamine voolu töötlemiseks, kodumaine grafiidi bipolaarne plaat on viimastel aastatel väga kiiresti arenenud, tehniline tase on võrreldav välisriikidega. , kuid paksus on tavaliselt üle 2 mm.Komposiitkilega pressitud süsinikplaat välisriikides on läbi murdnud 0,8 mm lehttehnoloogia, mille võimsustihedus on sama kui metallplaadil.