Schlüsselkomponenten und Materialien des Wasserstoff-Brennstoffzellenreaktors

1. Membran-Elektroden-Einheit

Die Membranelektrode ist das Herzstück des Reaktors, ähnlich der CPU in einem Computer, und bestimmt die maximale Leistung, Lebensdauer und Kosten des Reaktors.Das Membran-Elektroden-Modul besteht aus einer Protonenaustauschmembran, einem Katalysator und einer Gasdiffusionsschicht (Gasdiffusionsschicht).Zu den wichtigsten Leistungsindikatoren gehören die Leistungsabgabe pro Flächeneinheit (Leistungsdichte), der Goldbedarf (Platinmenge pro Leistungsabgabeeinheit), die Lebensdauer und die Kosten.Die Catalyst Coating (CCM)-Technologie, die Produktionstechnologie der zweiten Generation, wird bei der Herstellung von Membranelektroden mit einer kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsproduktionskapazität von Rolle zu Rioll verwendet.

(1) Protonenaustauschmembran (PEM) Die Protonenaustauschmembran ist die Kernkomponente der Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC), ist eine Art Polymerelektrolytmembran, der aktuelle Mainstream-Trend der Protonenaustauschmembran ist die mit Perfluorsulfonsäure verstärkte Verbundmembran, Proton Austauschmembran neigt allmählich dazu, dünner zu werden, zehn Mikrometer bis zu zehn Mikrometer, um die ohmsche Polarisation des Protonentransfers zu reduzieren, um eine höhere Leistung zu erzielen.

(2) Katalysator Im Reaktor einer Wasserstoff-Brennstoffzelle werden die Oxidationsreaktion von Wasserstoff und die Reduktionsreaktion von Sauerstoff an der Elektrode hauptsächlich durch einen Katalysator gesteuert.Der Katalysator ist der Hauptfaktor, der die Aktivierungspolarisation von Wasserstoffbrennstoffzellen beeinflusst, und wird als das Schlüsselmaterial von Wasserstoffbrennstoffzellen angesehen.Gegenwärtig ist Pt/C der üblicherweise verwendete Katalysator in Brennstoffzellen, d. h. der beladene Katalysator, der aus Pt-Nanopartikeln besteht, die auf dem Träger aus Kohlenstoffpulver (wie XC-72) dispergiert sind. (3) Gasdiffusionsschicht Die Gasdiffusionsschicht (GDL) besteht aus einer Kohlefaserbasisschicht und einer mikroporösen Kohlenstoffschicht, die sich zwischen dem Strömungsfeld und der Membranelektrode befindet.Die Hauptfunktion von GDL besteht darin, einen Transportkanal für das an der Reaktion beteiligte Gas und das erzeugte Wasser bereitzustellen und die Membranelektrode zu stützen.Daher muss GDL eine gute mechanische Festigkeit, eine geeignete Porenstruktur, eine gute elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Stabilität aufweisen.

2. Bipolare PlatteAls zentrale Strukturkomponenten des Reaktors spielt die Bipolarplatte die Rolle, Gas gleichmäßig zu verteilen, Wasser abzuleiten, Wärme und Strom zu leiten, was etwa 60 % des Gewichts und fast 20 % der Kosten der gesamten Brennstoffzelle ausmacht.Seine Leistung wirkt sich direkt auf die Ausgangsleistung und Lebensdauer der Batterie aus.Bipolarplattenmaterialien werden in Kohlenstoff- und Metallbasismaterialien unterteilt, Kohlenstoffbasisplatten werden in Graphitplatten und Verbundfilm-Kohlenstoffplatten in zwei Kategorien unterteilt.

Graphit-Bipolarplatten sind im Allgemeinen nicht poröse Graphitplatten oder Kohlenstoffplatten als Basismaterial, und die Verwendung von CNC-Werkzeugmaschinen für die Durchflussbearbeitung, die inländische Graphit-Bipolarplattentechnologie hat sich in den letzten Jahren sehr schnell entwickelt, das technische Niveau ist mit dem Ausland vergleichbar , aber die Dicke beträgt normalerweise mehr als 2 mm.Verbundfoliengepresste Kohlenstoffplatten im Ausland haben die 0,8-mm-Plattentechnologie mit der gleichen Volumenleistungsdichte wie Metallplatten durchbrochen.