Биполярная пластина топливного элемента

Биполярная пластина топливного элемента с протонообменной мембраной

В связи с ростом мирового спроса на энергию и проблемами загрязнения окружающей среды топливные элементы привлекли к себе всеобщее внимание. Они представляют собой систему выработки электроэнергии, которая напрямую и непрерывно преобразует химическую энергию в электрическую. Это четвертый тип выработки электроэнергии после гидроэнергетики, тепловой энергии и ядерной энергетики. Устройство. Теоретически эффективность преобразования электрического нагрева топливных элементов может достигать 85% – 90%. В зависимости от используемых электролитов топливные элементы можно разделить на щелочные топливные элементы (AFC), топливные элементы на основе фосфорной кислоты (PAFC), топливные элементы с расплавленным карбонатом (MCFC), твердооксидные топливные элементы (SOFC) и топливные элементы с протонообменной мембраной. (PEMFC) Пять категорий. Среди них топливный элемент с протонообменной мембраной представляет собой низкотемпературный топливный элемент (как показано на рисунке 1). Он обладает характеристиками высокой эффективности преобразования, низкой рабочей температуры и низкого уровня загрязнения. Он имеет широкий спектр применений. В настоящее время он в основном используется на транспорте, в удобных устройствах электропитания и в домашних условиях. Энергетическое оборудование и другие отрасли.

Топливный элемент – это эффективная и экологически чистая система производства электроэнергии, которая напрямую и непрерывно преобразует химическую энергию в электрическую. Среди них топливный элемент с протонообменной мембраной обладает такими преимуществами, как длительный срок службы, высокая удельная мощность и удельная энергия, а также высокая скорость запуска при комнатной температуре. Он может использоваться в качестве мобильного источника питания и стационарного источника питания, а также имеет широкое применение в военной, транспортной, коммуникационной и других областях. Перспективы считаются одним из идеальных источников энергии для адаптации к будущим энергетическим и экологическим требованиям.

Биполярная пластина является одним из основных компонентов топливного элемента с протонообменной мембраной, который занимает большую часть качества и стоимости аккумуляторной батареи и отвечает за функции равномерного распределения реакционного газа, проводимости тока и последовательности отдельных элементов. Чтобы соответствовать этим функциональным требованиям, идеальная биполярная пластина должна обладать такими характеристиками, как высокая тепло / электрическая проводимость, коррозионная стойкость, низкая плотность, хорошие механические свойства, низкая стоимость и простота обработки. Однако производимые в настоящее время биполярные пластины имеют такие проблемы, как плохая коррозионная стойкость и проводимость, высокая стоимость производства и короткий срок службы. Осуществление разумного согласования проводимости и коррозионной стойкости материала биполярной пластины, то есть достижение высокой коррозионной стойкости при условии обеспечения разумной проводимости, обеспечивающего срок службы всей системы, является одним из ключевых звеньев в коммерциализации топливных элементов. .

Функция биполярной пластины в основном отражается в разделении окислителя и топлива, проведении тока и поддержке мембранного электрода, чтобы поддерживать структуру пакета стабильной. Следовательно, биполярная пластина должна иметь газовые барьерные свойства, хорошую электропроводность и коррозионную стойкость, а также определенные механические свойства прочность). Текущая ключевая проблема материалов биполярных пластин заключается в том, как добиться разумного соответствия между проводимостью и коррозионной стойкостью материала покрытия, то есть достичь высокой коррозионной стойкости при условии обеспечения разумной проводимости и обеспечить срок службы всей системы. Недавно разработанные материалы для биполярных пластин в основном делятся на три категории: металлические биполярные пластины, графитовые биполярные пластины и композитные биполярные пластины. В этой статье систематически обобщается прогресс исследований этих трех типов материалов для биполярных пластин, включая проводимость биполярных пластин. / Термическая, коррозионная стойкость и механические свойства, а также преимущества и недостатки различных материалов и областей применения.

В настоящее время основными материалами, широко используемыми в качестве основного материала биполярной пластины топливного элемента с протонообменной мембраной, являются графитовые материалы, металлические материалы и композиционные материалы. Биполярные пластины, изготовленные из этих трех материалов, имеют разные преимущества и недостатки, но в целом они не могут соответствовать требованиям к характеристикам биполярных пластин. В ответ на вышеупомянутые проблемы в последние годы исследователи использовали методы легирования или модификации поверхности, чтобы компенсировать недостаточные характеристики материалов биполярных пластин.Многие улучшенные материалы уже могут соответствовать характеристикам, предложенным Министерством энергетики США. Запрос.

Подготовка покрытия биполярной пластины топливного элемента

С помощью технологии ультразвукового напыления можно получить покрытия катализатора на углеродной основе с высокой однородностью и высокой плотностью, такие как нанесение платинового углерода, палладиевого углерода, рутениевого углерода и других каталитических покрытий на протонообменные мембраны Nafion, которые являются плотными и однородными без набухания. Поэтому технология ультразвукового напыления широко рассматривается в промышленности как ключевая технология изготовления мембранного электрода топливного элемента с протонообменной мембраной. Оборудование для ультразвукового распыления можно распылять на множество различных металлических сплавов, включая подготовку каталитических покрытий топливных элементов на основе платины, никеля, иридия и рутения, а также PEM, GDL, DMFC (топливные элементы с прямым метанолом) и SOFC (твердые оксидные топлива) Аккумулятор) изготовление. Аккумулятор, изготовленный по этой технологии, обладает характеристиками высокой нагрузки аккумулятора и высокой эффективности аккумулятора.