Composants et matériaux clés des réacteurs à pile à combustible à hydrogène

1. Assemblage d'électrodes à membrane

L'électrode à membrane est le cœur du réacteur, similaire à la CPU d'un ordinateur, et détermine les performances, la durée de vie et le coût maximum du réacteur.Le module membrane-électrode se compose d'une membrane échangeuse de protons, d'un catalyseur et d'une couche de diffusion de gaz (couche de diffusion de gaz).Les principaux indicateurs de performance comprennent la puissance de sortie par unité de surface (densité de puissance), la demande d'or (quantité de platine par unité de puissance de sortie), la durée de vie et le coût.La technologie de revêtement catalytique (CCM), la technologie de production de deuxième génération, est utilisée dans la production d'électrodes à membrane, avec une capacité de production continue à grande vitesse Roll-to-Rioll.

(1) Membrane échangeuse de protons (PEM) La membrane échangeuse de protons est le composant central de la pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC), est une sorte de membrane électrolytique polymère, la tendance actuelle de la membrane échangeuse de protons est la membrane composite améliorée par l'acide perfluorosulfonique, le proton La membrane d'échange tend progressivement à s'amincir, des dizaines de microns jusqu'à dix microns, à réduire la polarisation ohmique du transfert de protons, afin d'atteindre des performances plus élevées.

(2) catalyseur Dans le réacteur de la pile à combustible à hydrogène, la réaction d'oxydation de l'hydrogène et la réaction de réduction de l'oxygène sur l'électrode sont principalement contrôlées par un catalyseur.Le catalyseur est le principal facteur affectant la polarisation d'activation des piles à combustible à hydrogène et est considéré comme le matériau clé des piles à combustible à hydrogène.À l'heure actuelle, Pt/C est le catalyseur couramment utilisé dans les piles à combustible, c'est-à-dire le catalyseur chargé qui se compose de nanoparticules de Pt dispersées sur le support de poudre de carbone (tel que XC-72). (3) couche de diffusion de gaz La couche de diffusion de gaz (GDL) se compose d'une couche de base en fibre de carbone et d'une couche microporeuse en carbone, située entre le champ d'écoulement et l'électrode à membrane.La fonction principale du GDL est de fournir un canal de transport pour le gaz impliqué dans la réaction et l'eau générée, et de supporter l'électrode à membrane.Par conséquent, le GDL doit avoir une bonne résistance mécanique, une structure de pores appropriée, une bonne conductivité électrique et une stabilité élevée.

2. Plaque bipolaireEn tant que composants structurels centraux du réacteur, la plaque bipolaire joue le rôle de répartir uniformément le gaz, de drainer l'eau, de conduire la chaleur et l'électricité, représentant environ 60% du poids et près de 20% du coût de l'ensemble de la pile à combustible.Ses performances affectent directement la puissance de sortie et la durée de vie de la batterie.Les matériaux de plaque bipolaire sont divisés en matériaux de base en carbone et en métal, la plaque de base en carbone est divisée en plaque de graphite et en plaque de carbone à film composite en deux catégories.

La plaque bipolaire en graphite est généralement une plaque de graphite non poreuse ou une plaque de carbone comme matériau de base, et l'utilisation de machines-outils à commande numérique pour le traitement de flux, la technologie nationale des plaques bipolaires en graphite ces dernières années s'est développée très rapidement, le niveau technique est comparable à celui des pays étrangers , mais l'épaisseur est généralement supérieure à 2 mm.La plaque de carbone pressée par film composite dans les pays étrangers a franchi la technologie des feuilles de 0,8 mm, avec la même densité de puissance volumique que la plaque métallique.