المكونات والمواد الرئيسية لمفاعل خلية وقود الهيدروجين

1. تجميع الغشاء الكهربائي

القطب الغشائي هو جوهر المفاعل ، على غرار وحدة المعالجة المركزية في الكمبيوتر ، ويحدد أقصى أداء وعمر وتكلفة للمفاعل.تتكون وحدة القطب الكهربي الغشائي من غشاء تبادل البروتون ومحفز وطبقة انتشار الغاز (طبقة انتشار الغاز).تشمل مؤشرات الأداء الرئيسية خرج الطاقة لكل وحدة مساحة سطحية (كثافة الطاقة) ، والطلب على الذهب (كمية البلاتين لكل وحدة خرج طاقة) ، والعمر والتكلفة.تُستخدم تقنية طلاء المحفز (CCM) ، وهي تقنية إنتاج الجيل الثاني ، في إنتاج قطب الغشاء ، مع قدرة إنتاج مستمرة عالية السرعة من Roll-to-Rioll.

(1) غشاء التبادل البروتوني (PEM) غشاء التبادل البروتوني هو المكون الأساسي لخلية وقود غشاء تبادل البروتون (PEMFC) ، وهو نوع من غشاء البوليمر بالكهرباء ، والاتجاه السائد الحالي لغشاء تبادل البروتون هو غشاء مركب محسن بحمض البيرفلوروسلفونيك ، بروتون يميل غشاء التبادل تدريجياً إلى النحافة ، وعشرات الميكرونات وصولاً إلى عشرة ميكرون ، ويقلل من الاستقطاب الأومي لنقل البروتون ، من أجل تحقيق أداء أعلى.

(2) محفز في مفاعل خلية وقود الهيدروجين ، يتم التحكم بشكل أساسي في تفاعل أكسدة الهيدروجين وتفاعل اختزال الأكسجين على القطب بواسطة المحفز.المحفز هو العامل الرئيسي الذي يؤثر على تنشيط استقطاب خلايا وقود الهيدروجين ، ويعتبر المادة الرئيسية لخلايا وقود الهيدروجين.في الوقت الحاضر ، Pt / C هو المحفز الشائع الاستخدام في خلايا الوقود ، أي المحفز المحمّل الذي يتكون من Pt nanoparticles المنتشرة في مسحوق الكربون (مثل XC-72). (3) طبقة انتشار الغاز تتكون طبقة انتشار الغاز (GDL) من طبقة أساسية من ألياف الكربون وطبقة كربونية صغيرة يسهل اختراقها ، وتقع بين حقل التدفق وإلكترود الغشاء.تتمثل الوظيفة الرئيسية لـ GDL في توفير قناة نقل للغاز المتضمن في التفاعل والماء المتولد ، ودعم القطب الغشائي.لذلك ، يجب أن تتمتع GDL بقوة ميكانيكية جيدة ، وهيكل مسام مناسب ، وموصلية كهربائية جيدة وثبات عالي.

2. لوحة ثنائية القطببصفتها المكونات الهيكلية الأساسية للمفاعل ، تلعب اللوح ثنائي القطب دور توزيع الغاز بالتساوي ، وتصريف المياه ، وتوصيل الحرارة والكهرباء ، وهو ما يمثل حوالي 60٪ من الوزن وما يقرب من 20٪ من تكلفة خلية الوقود بأكملها.يؤثر أدائها بشكل مباشر على طاقة الإخراج وعمر خدمة البطارية.تنقسم مواد الألواح ثنائية القطب إلى مواد كربونية وقاعدة معدنية ، وتنقسم لوحة قاعدة الكربون إلى صفيحة الجرافيت ولوحة الكربون المركبة من فئتين.

لوحة الجرافيت ثنائية القطب هي عمومًا لوحة جرافيت غير مسامية أو لوحة كربون كمادة أساسية ، واستخدام أدوات آلة CNC لمعالجة التدفق ، تطورت تقنية لوحة الجرافيت ثنائية القطب المحلية في السنوات الأخيرة بسرعة كبيرة ، والمستوى التقني يمكن مقارنته بالدول الأجنبية ، ولكن سمك عادة أكثر من 2 مم.لقد اخترقت لوحة الكربون المضغوط بالفيلم المركب في البلدان الأجنبية تقنية الألواح 0.8 مم ، بنفس كثافة طاقة الحجم مثل اللوح المعدني.