Processus de préparation communs pour les couches de catalyseur d'électrode membranaire: transfert thermique, revêtement direct

Électrode membranaire (MEA)est le composant central des piles à combustible hydrogène etElectrolyseurs de production d'hydrogène Pem, et est un composant clé des réactions électrochimiques. Ses composants structurels incluent principalementmembrane d'échange de protons, couche de catalyseur, couche de diffusion de gaz, membrane de cadre, etc.

Processus de préparation communs pour la couche de catalyseur d'électrode membranaire: transfert thermique, revêtement direct

Le courant communélectrode à membraneLe processus de production implique principalement la préparation de la suspension de catalyseurs, la membrane de protons de revêtement pour former CCM, la couche de diffusion de gaz pressante à chaud et la membrane du cadre laminant.

Parmi eux, il existe de nombreux processus de revêtement pour la couche de catalyseur d'électrode membranaire, les plus courantes sont le transfert thermique, le revêtement direct, etc.

1. Transfert thermique

Le processus de transfert thermique implique la pré-revêtement ou l'impression de l'encre ou de la poudre de catalyseur sur un substrat transférable (généralement un film stable à haute température), puis en transférant le catalyseur de la membrane de transfert vers la membrane d'échange de protons ou la couche de diffusion de gaz par un processus de pressage chaud.

Étapes de préparation:

1. Préparation de l'encre du catalyseur: Tout d'abord, mélangez la poudre de catalyseur avec un solvant et un adhésif appropriés pour préparer une encre de catalyseur. Cette étape est similaire à la préparation de la solution de catalyseur dans d'autres méthodes de revêtement.

2. Revêtement de catalyseur: enveloppez ou imprimez l'encre du catalyseur sur une membrane de transfert avec une bonne stabilité thermique. Cette membrane de transfert doit rester intacte pendant le processus de pressage chaud ultérieur et être capable de libérer le catalyseur à une température appropriée.

3. Dans ce processus, le catalyseur est transféré de la membrane de transfert vers le substrat cible.

4. Retrait de la membrane de transfert: Une fois le transfert de catalyseur terminé et refroidi, la membrane de transfert est retirée, laissant la couche de catalyseur bien fixée à laPemouGdl.

Avantages et inconvénients du transfert thermique:

1. La forme et la taille du catalyseur peuvent être contrôlées avec précision: grâce à la conception numérique, les catalyseurs de différentes formes et tailles peuvent être finement personnalisés et complètement transférés à la surface de l'électrode, qui est propice à l'amélioration de l'efficacité et de la sélectivité de la réaction électrochimique;

2. Le processus de préparation est plus précis: en transférant le catalyseur à la surface de l'électrode, une couche de catalyseur extrêmement mince et très cohérente peut être formée dans une zone plus petite. La surface de réaction et la morphologie à l'échelle microscopique sont plus contrôlées;

3. L'empilement de catalyseurs multicouches peut être obtenu: plusieurs catalyseurs peuvent être transférés séquentiellement à la surface de l'électrode pour améliorer l'efficacité de la catalyse composite; Il peut également réduire les interférences externes, telles que l'influence de facteurs tels que la température, et peut également être supprimé sélectivement pour éviter la pollution de l'environnement et d'autres problèmes.

Cependant, la méthode de transfert thermique a le problème d'améliorer encore l'efficacité de la production de masse.

2. Revêtement direct

Le processus de revêtement direct, comme son nom l'indique, consiste à recouvrir directement la suspension du catalyseur sur lemembrane d'échange de protons. À l'heure actuelle, les fabricants d'électrodes à membrane avec une capacité de production élevée utilisent tous un processus de revêtement direct à double face à roll. Certains fabricants utiliseront un côté du transfert thermique et un côté du revêtement direct pour éviter le problème de l'enflure directe du revêtement et améliorer l'efficacité en même temps.

Processus de préparation communs pour la couche de catalyseur d'électrode membranaire: transfert thermique, revêtement direct

Processus de revêtement CCM de la cathode

Processus de revêtement CCM anode

Processus de revêtement CCM à rouleau

Étapes de production:

1. Préparation de la suspension du catalyseur:

Tout d'abord, préparez une suspension contenant un catalyseur (comme le platine), une résine d'échange d'ions, un solvant et d'autres additifs. Cette suspension doit avoir de bonnes propriétés rhéologiques pour un revêtement facile.

2. Sélection de la membrane d'échange de protons:

Sélectionnez une membrane d'échange de protons appropriée qui est nécessaire pour offrir une bonne stabilité chimique et une bonne conductivité dans des conditions de fonctionnement des piles à combustible.

3. Processus de revêtement:

La suspension du catalyseur est directement enduit sur la membrane en utilisant la technologie de revêtement direct. La méthode de revêtement peut être le brossage, la pulvérisation, le revêtement de lame ou d'autres techniques de revêtement appropriées.

Après le revêtement, l'électrode membranaire est séchée et traitée à la chaleur dans des conditions spécifiques pour éliminer le solvant et assurer une bonne liaison entre la couche de catalyseur et la membrane.

4. séchage et traitement thermique:

Pendant le processus de séchage, le solvant s'évapore, laissant derrière lui le catalyseur solide et la résine d'échange d'ions. Le traitement thermique améliore encore la structure de la couche de catalyseur et renforce sa liaison avec la membrane.

5. Processus de plastification:

L'électrode à membrane traitée est laminée avec la couche de diffusion de gaz (GDL) pour former un ensemble d'électrode à membrane complet (MEA).