Мембранные электродный узел ( АЯ ) представляет собой собранную стопку протонного обмена мембран (PEM) или щелочные анионообменной мембрану (ААЭЙ), катализатор и плоская пластину электрода , используемые в топливных элементах и электролизерах . [1] [2]
PEM-MEA [ править ]
PEM зажат между двумя электродами, в которые встроен катализатор. Электроды электрически изолированы друг от друга ПЭМ. Эти два электрода составляют анод и катод соответственно.
PEM обычно представляет собой проницаемый для протонов электрический изолирующий барьер из фторполимера (PFSA) . Варианты углеводородов в настоящее время разрабатываются и, как ожидается, придут на смену фторполимерам. Этот барьер позволяет протонам переноситься от анода к катоду через мембрану, но заставляет электроны перемещаться по проводящему пути к катоду. Наиболее часто используемые PEM Nafion - это Nafion XL, 112, 115, 117 и 1110.
Электроды прижимаются к ПЭМ под воздействием тепла. Обычно используемые материалы для этих электродов - углеродная ткань или бумага из углеродного волокна. [3] NuVant производит углеродную ткань под названием ELAT, которая максимизирует транспортировку газа к PEM, а также отводит водяной пар от PEM. Введение в ELAT катализатора из благородных металлов позволяет этой углеродной ткани также действовать как электрод. Также существует множество других различных методов и процедур для производства МЭБ, которые очень похожи для топливных элементов и электролизеров . [1]
Платина является одним из наиболее часто используемых катализаторов, однако используются и другие металлы платиновой группы . Рутений и платина часто используются вместе, если оксид углерода (CO) является продуктом электрохимической реакции, поскольку CO отравляет PEM и влияет на эффективность топливного элемента. Из-за высокой стоимости этих и других подобных материалов проводятся исследования по разработке катализаторов, в которых используются более дешевые материалы, поскольку высокая стоимость по-прежнему является препятствием для широкого экономического признания технологии топливных элементов.
Текущий срок службы составляет 7300 часов в циклических условиях, при одновременном снижении нагрузки металла платиновой группы до 0,2 мг / см2. [4]
Производство [ править ]
В настоящее время большинство компаний, производящих MEA, специализируются исключительно на крупносерийном производстве, например WL Gore & Associates , Johnson Matthey , 3M , WUTenergy и Ion Power . Однако есть много компаний, которые производят индивидуальные или небольшие количества MEA, позволяющие также оценивать различные формы, катализаторы или мембраны, в том числе FuelCellStore, FuelCellsEtc, HIAT gGmbH, Ion Power и многие другие.
См. Также [ править ]
- Электрохимический компрессор водорода
- Электроосмотический насос
- Газодиффузионный электрод
- Глоссарий терминов топливных элементов
- Матрица микроэлектродов
Ссылки [ править ]
- ^ a b Кармо, М; Fritz D; Mergel J; Столтен Д. (2013). «Комплексный обзор электролиза воды PEM». Журнал водородной энергетики . 38 (12): 4901–4934. DOI : 10.1016 / j.ijhydene.2013.01.151 .
- ^ Бентам, Даниэль Патент ВОИС WO / 2008/007108 Система распределения тока для электрохимических ячеек . Freepatentsonline.com (17 января 2008 г.). Проверено 19 апреля 2013.
- ^ Ге, Джиабин; Высшее, Эндрю; Лю, Хунтан (2006). «Влияние сжатия газодиффузионного слоя на работу топливных элементов с ПЭМ». Журнал источников энергии . 159 (2): 922. DOI : 10.1016 / j.jpowsour.2005.11.069 .
- ^ Школьные автобусы топливных элементов: Отчет Конгрессу . Министерство энергетики США, декабрь 2008 г., стр. 9.
Внешние ссылки [ править ]
- EERE Integrated Manufacturing for Advanced MEAs (Интегрированное производство для передовых MEA)