五月天丁香婷婷网,麻豆成人精品国产免费,国产黄色小视频在线观看,精品视频一区二区三区免费,青草免费在线,99久久免费国产精精品

免費咨詢熱線

021-52212899

技術(shù)文章

TECHNICAL ARTICLES

當(dāng)前位置:首頁技術(shù)文章簡要分析膜電極生產(chǎn)工藝及改進(jìn)方向

簡要分析膜電極生產(chǎn)工藝及改進(jìn)方向

更新時間:2021-10-18點擊次數(shù):3544

膜電極是燃料電池關(guān)鍵的核心部件,其性能直接決定著燃料電池的應(yīng)用表現(xiàn),制備高功率密度的膜電極對于支撐燃料電池的產(chǎn)業(yè)化具有十分重要的作用。


膜電極是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)以及產(chǎn)生電能的部件,其性能除了與組成材料(質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴散層和粘結(jié)劑)有關(guān)外,還取決于制備的技術(shù)水平。本文主要對膜電極的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)原理進(jìn)行介紹,并結(jié)合現(xiàn)有制備技術(shù)及問題,簡述未來膜電極制備技術(shù)發(fā)展方向。


膜電極由5層結(jié)構(gòu)組成,是燃料電池的化學(xué)反應(yīng)場所


膜電極的結(jié)構(gòu)包括質(zhì)子交換膜、陰極和陽極催化劑、陰極和陽極氣體擴散層, (見圖1)。一般地,把在兩側(cè)分別涂覆陰極和陽極催化劑的質(zhì)子交換膜稱為“三合一"膜電極,把在質(zhì)子交換膜兩側(cè)包括陰極和陽極催化層、氣體擴散層的膜電極稱之為“五合一"膜電極。


燃料電池在工作過程中,化學(xué)反應(yīng)主要集中在膜電極,氫氣通過雙極板到達(dá)陽極,在陽極催化劑的作用下發(fā)生氧化,釋放出電子,氫離子穿過質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極,反應(yīng)關(guān)系式為:H2=2H++2e-;而在電池的另一端,氧氣通過雙極板到達(dá)陰極,氧氣與穿過質(zhì)子交換膜的氫離子和電子在陰極催化劑的作用下反應(yīng)生成水,與此同時,電子在外電路形成電流,可以向負(fù)載輸出電能,反應(yīng)關(guān)系式為:2H++1/2O2+2e-= H2O。


cd3d6f44f7efb74fd55570079e2fa83d.png

                            圖1 膜電極結(jié)構(gòu)及化學(xué)反應(yīng)簡圖

                            (來源:金智創(chuàng)新研究中心整理)


第二代膜電極工藝增強催化層和質(zhì)子交換膜的聯(lián)動效率


代的膜電極制備工藝主要采用熱壓法(見圖2),具體是將催化劑漿料涂覆在氣體擴散層上,構(gòu)成陽極和陰極催化層,再將其和質(zhì)子交換膜通過熱壓結(jié)合在一起,形成的這種膜電極稱之為“GDE"結(jié)構(gòu)膜電極。


該技術(shù)優(yōu)點在于膜電極的通氣性能良好,制備過程中質(zhì)子交換膜不易變形;缺點是催化劑涂覆在氣體擴散層上,易通過孔隙嵌入到氣體擴散層內(nèi)部,造成催化劑的利用率下降,并且熱壓粘合后的催化劑層和質(zhì)子交換膜之間粘力較差,導(dǎo)致膜電極總體性能不高。



4b5f7310e25dbf5eebfde309ab4fa41c.png

                            圖2 代熱壓法制取膜電極工藝流程簡圖

                             (來源:金智創(chuàng)新研究中心整理)


第二代的膜電極制備技術(shù)是催化劑直接涂膜技術(shù)(catalyst coated membrane,簡稱CCM三合一技術(shù))(見圖3),具體是將催化層直接涂覆在質(zhì)子交換膜的兩側(cè),再通過熱壓的方式將其和氣體擴散層結(jié)合在一起形成“CCM"結(jié)構(gòu)膜電極。該技術(shù)提高了催化劑的利用率,并且由于使用質(zhì)子交換膜的核心材料作為粘結(jié)劑,使催化層和質(zhì)子交換膜之間的阻力降低,提高了氫離子在催化劑層的擴散和運動,從而提高性能,是目前的主流應(yīng)用技術(shù)。

207fb098b265780ab6996845fd472874.png


                            圖3 第二代直接涂膜法制取膜電極工藝流程簡圖

                                (來源:金智創(chuàng)新研究中心整理)


結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,工藝向催化層的完整性和有序化發(fā)展


近年來,隨著燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,業(yè)內(nèi)對膜電極的性能提出越來越高的要求,第二代膜電極制取方法還存在著反應(yīng)過程中催化層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,Pt顆粒易脫落的問題,影響著膜電極的使用壽命。針對該現(xiàn)象,各大研究機構(gòu)結(jié)合高分子材料技術(shù)及納米材料技術(shù),向催化層的有序化方向發(fā)展,制成的有序化膜電極有優(yōu)良的多相傳質(zhì)通道,大幅度降低了膜電極中催化劑Pt的載量,并提升了膜電極的性能和使用壽命。


結(jié)合高分子材料技術(shù)的有序化膜電極主要是在催化層構(gòu)建三維、有序多孔的類反蛋白石結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)相比第二代膜電極技術(shù)具有更堅固和完整的催化層(見圖4),可以減少反應(yīng)中Pt納米粒子脫離基體的數(shù)量損失。


結(jié)合納米材料技術(shù)的有序化膜電極主要分為TiO?納米管膜電極和碳納米管膜電極。前者主要是利用TiO?納米管陣列作為催化層的載體,可將Pt均勻的分布在TiO?納米管陣列中,并固定更多的Pt原子,具有很強的穩(wěn)定性;后者是在膜電極的陰極催化層中采用碳納米管為載體,形成有序、多孔結(jié)構(gòu)的陰極催化層,提高了反應(yīng)氣體、質(zhì)子、電子和水的傳輸速率,有序化的結(jié)構(gòu)可保證孔結(jié)構(gòu)的連續(xù)性并防止Pt納米粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象,同時使催化層和氣體擴散層的微孔之間保持良好的電子傳遞接觸,增強其傳質(zhì)能力,大幅度提升膜電極的性能。


f6b92e3c48c31dc31071014521ef98ca.png

                                                       圖4 反蛋白石結(jié)構(gòu)材料為催化層的膜電極機構(gòu)

                      (來源:《高性能高功率密度質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極》)


膜電極性能除了與質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴散層三個組成材料性能有關(guān)外,制備的技術(shù)水平也是主要的影響因素之一。第二代膜電極工藝通過改進(jìn)三個主體材料的粘合及熱合順序,增加了催化劑的利用效率,并加強了催化層和質(zhì)子交換膜的聯(lián)動,提高了綜合性能,但該工藝目前還存在著結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,催化層易脫落等問題。結(jié)合高分子材料技術(shù)或納米材料技術(shù),構(gòu)建有序化的催化層框架,是改進(jìn)膜電極制備技術(shù)的方向之一。


文章來源: 北京金智創(chuàng)新科技有限公司   侵刪
著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者獲得授權(quán),非商業(yè)轉(zhuǎn)載請注明出處。

掃碼加微信

服務(wù)熱線

021-52212899

上海市寶山區(qū)滬太支路1398號1層

zf@zhengfeipower.net

Copyright © 2024上海政飛電子科技有限公司 All Rights Reserved    備案號: 滬ICP備15034321號-2

技術(shù)支持:化工儀器網(wǎng)    管理登錄    sitemap.xml

主站蜘蛛池模板: 免费网站美女视频观看| 成人亚洲视频| 免费在线公开视频| 黄色短视频免费在线观看| 成人黄色在线观看| 亚洲精品午夜国产va久久| 色综合久久中文| 欧美日批视频| 蜜臀网址| 久久精品综合视频| 精品一区二区三区视频日产| 国产色婷婷亚洲| 国产精品久久久久久久久免费| gogogo高清在线观看| 国产永久免费高清动作片www| www.激情| 欧美激情不卡| 一级毛片免费在线播放| 色婷婷激情综合| 片免费观看在线看| 免费在线色视频| 久久中文字幕网| 久久久999国产精品| 久久96国产精品| 精品一区 二区三区免费毛片| 国产人成午夜免视频网站| 国产精品久久vr专区| 高清一区二区三区四区五区| 99久久精品国产免看国产一区| 久久99精品久久久久久国产人妖| 伊人久久青草青青综合| 国产一国产a一级毛片| 婷婷六月综合网| 婷婷伊人网| 五月天视频网站| 我想看一级播放片一级的| 亭亭色| 视频一区免费| 四虎一级片| 毛片a级毛片免费播放100| 毛片免费的|