Поширені процеси підготовки для шарів каталізатора мембранного електрода: термічна передача, пряме покриття

Мембранний електрод (MEA)є основним компонентом водневих паливних елементів іЕлектролізери PEM водню, і є ключовим компонентом електрохімічних реакцій. Її структурні компоненти в основному включаютьМембрана Proton Exchange, шар каталізатора, шар дифузійного газу, мембрана рамки тощо.

Поширені процеси підготовки для мембранного електрода каталізатора: термічна передача, пряме покриття

Поточний загальниймембранний електродПроцес виробництва в основному включає підготовку каталізатора, покриття протонної мембрани для утворення СКМ, шару дифузійного газу гарячого пресування та ламінуючої рамкової мембрани.

Серед них існує багато процесів покриття для шару каталізатора мембранного електрода, найпоширенішими є теплова передача, пряме покриття тощо.

1. Теплова передача

Процес теплової передачі включає попереднє покриття або друк чорнила або порошку каталізатора на передавальній підкладці (як правило, плівка, яка стабільна при високій температурі), а потім переносить каталізатор з мембрани передачі в мембрану обміну протоном або дифузійний шар через гарячий процес натискання.

Кроки підготовки:

1. Приготування чорнила каталізатора: По -перше, змішайте порошок каталізатора з відповідним розчинником і клеєм для приготування чорнила каталізатора. Цей крок схожий на підготовку розчину каталізатора в інших методах покриття.

2. Каталізатор покриття: покрити або роздрукувати чорнило каталізатора на передавальну мембрану з хорошою термічною стабільністю. Ця передова мембрана повинна залишатися недоторканою під час наступного процесу гарячого преси та мати можливість вивільняти каталізатор при відповідній температурі.

3. Гаряча прес -перенесення: Мембрана передачі, що містить каталізатор, укладається мембраною протонового обміну або дифузійним шаром газу, нагрівається та натискається в гарячий прес. У цьому процесі каталізатор переноситься з мембрани передачі на цільову підкладку.

.ПемабоGDL.

Переваги та недоліки термічної передачі:

1. Форма та розмір каталізатора можна точно керувати: завдяки цифровій конструкції каталізатори різної форми та розмірів можуть бути дрібно налаштовані та повністю перенесені на поверхню електрода, що сприяє підвищенню ефективності та селективності електрохімічної реакції;

2. Процес підготовки є більш точним: перенесення каталізатора на поверхню електрода надзвичайно тонкий і дуже послідовний шар каталізатора може утворюватися в меншій області. Поверхня реакції та морфологія в мікроскопічній шкалі більш контролюються;

3. Можна досягти багатошарового укладання каталізаторів: кілька каталізаторів можна послідовно переносити на поверхню електрода для підвищення ефективності композитного каталізу; Це також може зменшити зовнішні перешкоди, такі як вплив таких факторів, як температура, а також може бути зручно видаляти вибірково, щоб уникнути забруднення навколишнього середовища та інших проблем.

Однак метод теплової передачі має проблему подальшого підвищення ефективності масового виробництва.

2. Пряме покриття

Процес прямого покриття, як випливає з назвиМембрана Proton Exchange. В даний час виробники мембранних електродів з високою потужністю виробництва використовують двосторонній процес прямого покриття. Деякі виробники використовуватимуть одну сторону теплової передачі та одну сторону прямого покриття, щоб уникнути проблеми прямого набряку покриття та одночасно підвищити ефективність.

Поширені процеси підготовки для мембранного електрода каталізатора: термічна передача, пряме покриття

Процес покриття катода CCM

Процес покриття анода CCM

Процес покриття Roll-Roll CCM

Виробничі етапи:

1. Підготовка каталізатора суспензії:

По -перше, підготуйте суспензію, що містить каталізатор (наприклад, платина), іонообмінна смола, розчинник та інші добавки. Ця суспензія повинна мати хороші реологічні властивості для легкого покриття.

2. Вибір мембрани протонної обміну:

Виберіть відповідну мембрану протонного обміну, яка необхідна для забезпечення хорошої хімічної стабільності та провідності в умовах експлуатації паливних елементів.

3. Процес покриття:

Суспензія каталізатора безпосередньо покрита на мембрані за допомогою технології прямого покриття. Метод покриття може бути чищенням, розпиленням, покриттям леза або іншими підходящими методами покриття.

Після покриття мембранний електрод висушують і обробляють тепло в конкретних умовах для видалення розчинника та забезпечення хорошого з'єднання між шаром каталізатора та мембраною.

4. Сушка та термічна обробка:

Під час процесу сушіння розчинник випаровується, залишаючи після себе суцільний каталізатор та іонообмінну смолу. Теплова обробка додатково покращує структуру шару каталізатора і зміцнює його зв’язок мембраною.

5. Процес ламінування:

Оброблений мембранний електрод ламінований разом із шаром дифузійного газу (GDL) для утворення повного складання мембранного електрода (MEA).