Componentes y materiales clave del reactor de pila de combustible de hidrógeno

1. Montaje de electrodos de membrana

El electrodo de membrana es el núcleo del reactor, similar a la CPU de una computadora, y determina el rendimiento máximo, la vida útil y el costo del reactor.El módulo de electrodo de membrana consta de una membrana de intercambio de protones, un catalizador y una capa de difusión de gas (capa de difusión de gas).Los principales indicadores de rendimiento incluyen la producción de energía por unidad de superficie (densidad de potencia), la demanda de oro (cantidad de platino por unidad de producción de energía), la vida útil y el costo.La tecnología de recubrimiento catalítico (CCM), la tecnología de producción de segunda generación, se utiliza en la producción de electrodos de membrana, con capacidad de producción continua de alta velocidad Roll-to-Rioll.

(1) Membrana de intercambio de protones (PEM) La membrana de intercambio de protones es el componente central de la celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC), es un tipo de membrana electrolítica de polímero, la tendencia actual de la membrana de intercambio de protones es la membrana compuesta mejorada con ácido perfluorosulfónico, protón La membrana de intercambio tiende gradualmente a adelgazarse, decenas de micras hasta diez micras, reduce la polarización óhmica de la transferencia de protones, para lograr un mayor rendimiento.

(2) catalizador En el reactor de pila de combustible de hidrógeno, la reacción de oxidación del hidrógeno y la reacción de reducción del oxígeno en el electrodo están controladas principalmente por el catalizador.El catalizador es el factor principal que afecta la polarización de activación de las celdas de combustible de hidrógeno y se considera el material clave de las celdas de combustible de hidrógeno.En la actualidad, Pt/C es el catalizador comúnmente utilizado en las celdas de combustible, es decir, el catalizador cargado que consta de nanopartículas de Pt dispersas en el portador de polvo de carbono (como XC-72). (3) capa de difusión de gas La capa de difusión de gas (GDL) consta de una capa base de fibra de carbono y una capa microporosa de carbono, que se encuentra entre el campo de flujo y el electrodo de membrana.La función principal de GDL es proporcionar un canal de transporte para el gas involucrado en la reacción y el agua generada, y soportar el electrodo de membrana.Por lo tanto, GDL debe tener buena resistencia mecánica, estructura de poros adecuada, buena conductividad eléctrica y alta estabilidad.

2. Placa bipolarComo componentes estructurales centrales del reactor, la placa bipolar desempeña el papel de distribuir el gas de manera uniforme, drenar el agua, conducir el calor y la electricidad, lo que representa aproximadamente el 60 % del peso y casi el 20 % del costo de toda la celda de combustible.Su rendimiento afecta directamente la potencia de salida y la vida útil de la batería.Los materiales de la placa bipolar se dividen en materiales base de carbono y metal, la placa base de carbono se divide en placa de grafito y placa de carbono de película compuesta en dos categorías.

La placa bipolar de grafito es generalmente una placa de grafito no porosa o una placa de carbono como material base, y el uso de máquinas herramienta CNC para el procesamiento de flujo, la tecnología de placa bipolar de grafito nacional en los últimos años se ha desarrollado muy rápidamente, el nivel técnico es comparable a países extranjeros , pero el grosor suele ser superior a 2 mm.La placa de carbono prensada con película compuesta en países extranjeros ha superado la tecnología de lámina de 0,8 mm, con la misma densidad de potencia de volumen que la placa de metal.