연료 전지 멤브레인 전극의 현재 개발

막전극(MEA)은 연료전지의 핵심 부품으로 기체확산층, 촉매층, 양성자 교환막으로 구성된다. 다상 물질 전달의 장소일 뿐만 아니라 연료 전지의 화학 반응의 장소이기도 합니다. 배터리의 전반적인 화학적 성능에 직접적인 영향을 미치며 그 비용은 반응기 비용의 70%를 차지합니다.따라서 멤브레인 전극은 연료 전지 "칩"의 "심장"으로도 알려져 있습니다.

일반적으로 이상적인 멤브레인 전극은 높은 전력 밀도, 낮은 백금 부하, 긴 내구성 및 서비스 수명 및 기타 성능 특성을 가져야 합니다. 미국 에너지부는 차량 멤브레인 전극의 내구성이 2020년까지 ≤5000h가 되어야 한다고 요구합니다.전력 밀도 ≤1W/cm2 정격 전력.

막전극의 각 구성요소로 보면 양성자 교환막(PEM)은 주로 퍼플루오로술폰산막이며, 기타 복합막, 고선택성막, 그래핀 개질막, 고온막, 알카리성막은 아직 연구단계에 있으며, 최근 몇 년 동안 연구 핫스팟 및 프론티어 방향.

촉매는 주로 백금 기반입니다. 현재 주류 촉매층은 백금-탄소 촉매이며, 이는 활성탄에 백금이 지지하는 지지 촉매입니다.그러나 백금은 자원이 희소하고 비용이 높은 귀금속인 만큼 저백금 촉매와 백금이 없는 비귀금속 촉매의 개발이 향후 막전극 기업의 핵심 방향으로 여겨진다.

기체 확산층은 촉매층과 양성자 교환막 사이에 끼워져 전도, 방열 및 배수 역할을 합니다. 미세기공층과 지지층으로 구성되어 있습니다. 미세기공층은 카본블랙과 소수성제로 구성되며 지지층 물질은 주로 카본페이퍼이다.

멤브레인 전극의 제조 공정은 핫 프레싱 방법, 그래디언트 방법, CCM 및 오더링의 네 가지 주요 제조 공정이 있습니다.그 중 CCM은 코일 투 코일 직접 코팅, 스크린 인쇄, 스프레이 및 기타 방법을 채택하여 양성자 교환막의 양면에 촉매를 먼저 코팅하여 CCM을 형성한 다음 CCM의 양면에 가스 확산층을 열간 압착하여 현재 시장에서 가장 널리 사용되고 상업적으로 성숙한 준비 방법인 필름 전극을 형성합니다.