Топливный элемент GDL с ультразвуковым напылением

Максимальное использование GDL в топливных элементах с помощью ультразвукового распыления

Слой газовой диффузии (GDL) играет несколько критических ролей в типичном топливном элементе и часто интегрируется как часть мембранного электродного узла (MEA). Типичные области применения, в которых используются GDL, включают топливные элементы с полимерным электролитом (PEMFC) и топливные элементы с прямым метанолом (DMFC). Когда GDL покрыт катализатором, он называется газодиффузионным электродом (GDE), который иногда продается или устанавливается отдельно от мембраны или MEA. Однако выступать в качестве электрода – самая простая часть GDL / GDE.

GDL представляет собой пористую структуру, полученную путем вплетения углеродных волокон в углеродную ткань (например, GDL-CT и ELAT) или путем прессования углеродных волокон вместе в углеродную бумагу (например, Sigracet, Freudenberg и Toray). Многие из стандартных GDL, которые являются производимые сегодня, имеют микропористый слой (MPL) и гидрофобную обработку (PTFE). MPL и PTFE помогают при контакте с мембраной и управлении водой. MPL обычно обеспечивает гладкий слой с большой площадью поверхности для катализатора и хорошим контактом с мембраной.

MPL часто использует политетрафторэтилен в качестве связующего, повышающего гидрофобность, что помогает удерживать воду внутри мембраны от утечки – высушивания мембраны и повышения сопротивления (более низкой производительности). Часто на поверхность MPL наносится дополнительное покрытие из ПТФЭ, чтобы еще больше усилить его.

GDL по существу действует как электрод, который способствует диффузии реагентов через слоистую мембрану катализатора. Площадь поверхности и пористость GDL – это то, что позволяет реагентам в каналах биполярной пластины диффундировать вдоль активной области (площади катализатора) мембраны. С увеличенной площадью поверхности, которую обеспечивает GDL, передача электричества от каждого индивидуальный участок катализатора в сборке мембранного электрода (MEA) к токоприемникам увеличивается.

GDL также является компонентом, отвечающим за контроль влажности топливных элементов. Это достигается за счет постоянного удаления побочной воды за пределы слоя катализатора и предотвращения затопления камер. GDL также помогает удерживать некоторое количество воды на поверхности слоя катализатора, улучшая проводимость по всей мембране. Также важно отметить, что GDL также обеспечивает передачу тепла во время работы элемента.

Необходимо также учитывать механические свойства материала GDL, поскольку он часто сжимается или частично сжимается при сборке батареи топливных элементов. Это сжатие может действовать как своего рода «пружина», помогая приспособиться к некоторым из большие батареи топливных элементов теплового расширения можно увидеть в процессе работы.

Cheersonic занимается исследованиями и разработками различного ультразвукового оборудования более десяти лет. Мы разработаем подходящий план в соответствии с различными потребностями клиентов. UAM4000L, UAM6000 и UAM8000, разработанные нашей компанией, представляют собой базовую программируемую систему напыления микроматериалов. С помощью этого оборудования можно распылять различные типы суспензий катализаторов, включая сажу, связующее из ПТФЭ, керамическую суспензию, платину и другие драгоценные металлы. Ультразвуковой шприцевой насос для диспергирования Cheersonic представляет собой стандартный стеклянный шприц объемом 25 мл, управляющий модуль подает электрические импульсы для создания ультразвуковых колебаний внутри корпуса шприца, а продолжительность и интенсивность ультразвуковых колебаний регулируются пользователем для полного диспергирования и удержания частиц, равномерно взвешенных в растворе, до несколько часов.