Componenti e materiali chiave del reattore a celle a combustibile a idrogeno

1. Gruppo di elettrodi a membrana

L'elettrodo a membrana è il nucleo del reattore, simile alla CPU di un computer, e determina le massime prestazioni, la durata e il costo del reattore.Il modulo dell'elettrodo a membrana è costituito da una membrana a scambio protonico, un catalizzatore e uno strato di diffusione del gas (strato di diffusione del gas).I principali indicatori di prestazione includono la potenza in uscita per unità di superficie (densità di potenza), la domanda di oro (quantità di platino per unità di potenza in uscita), la durata e il costo.La tecnologia di rivestimento catalizzatore (CCM), la tecnologia di produzione di seconda generazione, viene utilizzata nella produzione di elettrodi a membrana, con capacità di produzione continua ad alta velocità Roll-to-Rioll.

(1) Membrana a scambio protonico (PEM) La membrana a scambio protonico è il componente principale della cella a combustibile a membrana a scambio protonico (PEMFC), è una specie di membrana elettrolitica polimerica, l'attuale tendenza principale della membrana a scambio protonico è la membrana composita potenziata con acido perfluorosolfonico, protone la membrana di scambio tende gradualmente ad assottigliarsi, decine di micron fino a dieci micron, ridurre la polarizzazione ohmica del trasferimento di protoni, al fine di ottenere prestazioni più elevate.

(2) catalizzatore Nel reattore della cella a combustibile a idrogeno, la reazione di ossidazione dell'idrogeno e la reazione di riduzione dell'ossigeno sull'elettrodo sono principalmente controllate dal catalizzatore.Il catalizzatore è il principale fattore che influenza la polarizzazione dell'attivazione delle celle a combustibile a idrogeno ed è considerato il materiale chiave delle celle a combustibile a idrogeno.Attualmente, il Pt/C è il catalizzatore comunemente usato nelle celle a combustibile, ovvero il catalizzatore caricato che consiste di nanoparticelle di Pt disperse nel vettore di polvere di carbonio (come XC-72). (3) strato di diffusione del gas Lo strato di diffusione del gas (GDL) è costituito da uno strato di base in fibra di carbonio e da uno strato microporoso di carbonio, che si trova tra il campo di flusso e l'elettrodo a membrana.La funzione principale del GDL è fornire un canale di trasporto per il gas coinvolto nella reazione e l'acqua generata e supportare l'elettrodo a membrana.Pertanto, il GDL deve avere una buona resistenza meccanica, un'adeguata struttura dei pori, una buona conduttività elettrica e un'elevata stabilità.

2. Placca bipolareIn quanto componenti strutturali fondamentali del reattore, la piastra bipolare svolge il ruolo di distribuire uniformemente il gas, drenare l'acqua, condurre calore ed elettricità, rappresentando circa il 60% del peso e quasi il 20% del costo dell'intera cella a combustibile.Le sue prestazioni influiscono direttamente sulla potenza di uscita e sulla durata della batteria.I materiali della piastra bipolare sono suddivisi in materiali di base in carbonio e metallo, la piastra di base in carbonio è suddivisa in lastre di grafite e lastre di carbonio a film composito due categorie.

La piastra bipolare in grafite è generalmente una piastra in grafite non porosa o una piastra in carbonio come materiale di base e l'uso di macchine utensili CNC per l'elaborazione del flusso, la tecnologia delle piastre bipolari in grafite domestica negli ultimi anni si è sviluppata molto rapidamente, il livello tecnico è paragonabile a quello dei paesi stranieri , ma lo spessore è solitamente superiore a 2 mm.La lastra di carbonio pressata con film composito in paesi stranieri ha sfondato la tecnologia dei fogli da 0,8 mm, con la stessa densità di potenza del volume della piastra metallica.