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막 전극 촉매 층에 대한 일반적인 제조 공정 : 열전달, 직접 코팅

2024-06-27

막 전극 (MEA)수소 연료 전지의 핵심 성분입니다PEM 수소 생산 전해질전기 화학 반응의 핵심 구성 요소입니다. 구조적 구성 요소는 주로 포함합니다양성자 교환 막, 촉매 층, 가스 확산층, 프레임 멤브레인 등

현재의 공통막 전극생산 공정은 주로 촉매 슬러리 제제, CCM을 형성하기위한 코팅 양성자 막, 뜨거운 프레스 가스 확산 층 및 라미네이팅 프레임 막을 포함한다.

그중에는 막 전극 촉매층을위한 많은 코팅 공정이 있으며, 가장 일반적인 것은 열전달, 직접 코팅 등입니다.

1. 열전달

열전달 공정은 촉매 잉크 또는 분말을 전달 가능한 기판 (일반적으로 고온에서 안정적 인 필름)에 사전 코팅 또는 인쇄 한 다음, 전달 막에서 양성자 교환 막 또는 가스 확산 층으로 촉매를 전달하는 과정을 통해 촉매를 전달하는 것을 포함한다.

준비 단계 :

1. 촉매 잉크의 준비 : 먼저, 촉매 분말을 적절한 용매와 혼합하고 접착제를 혼합하여 촉매 잉크를 제조한다. 이 단계는 다른 코팅 방법에서 촉매 용액의 제조와 유사하다.

2. 촉매 코팅 : 열 안정성이 우수한 촉매 잉크를 전달 멤브레인에 코팅하거나 인쇄합니다. 이 전달 막은 후속 핫 프레스 공정 동안 손상되지 않아야하며 적절한 온도에서 촉매를 방출 할 수 있어야합니다.

3. 뜨거운 프레스 전이 : 촉매를 함유하는 전달 막은 양성자 교환 막 또는 가스 확산 층으로 쌓고 가열되고 뜨거운 프레스에 가열된다. 이 과정에서, 촉매는 전달 막에서 표적 기판으로 옮겨진다.

4. 전달 멤브레인 제거 : 촉매 전달이 완료되고 냉각 된 후 전달 멤브레인이 제거되어 촉매 층이 단단히 부착되어 있습니다.PEM또는GDL.

열 전달의 장점과 단점 :

1. 촉매의 모양과 크기는 정확하게 제어 될 수있다 : 디지털 디자인을 통해, 다른 모양과 크기의 촉매는 전극 표면으로 완전히 맞춤화되고 전극 반응의 효율성과 선택성을 향상시키는 데 도움이된다.

2. 준비 과정은 더 정확합니다. 촉매를 전극 표면으로 옮기면, 더 작은 영역에서 매우 얇고 일관된 촉매 층이 형성 될 수 있습니다. 현미경 스케일에서의 반응 표면 및 형태는보다 제어된다;

3. 다층 촉매 스택이 달성 될 수있다 : 복합 촉매의 효율을 향상시키기 위해 다중 촉매가 전극 표면으로 순차적으로 전달 될 수있다; 또한 온도와 같은 요인의 영향과 같은 외부 간섭을 줄일 수 있으며 환경 오염 및 기타 문제를 피하기 위해 선택적으로 편리하게 제거 할 수도 있습니다.

그러나, 열 전달 방법은 질량 생산 효율을 더욱 향상시키는 문제가있다.

2. 직접 코팅

이름에서 알 수 있듯이 직접 코팅 공정은 촉매 슬러리를 직접 코팅하는 것입니다.양성자 교환 막. 현재, 생산 능력이 높은 막 전극 제조업체는 모두 양면 롤 투 롤 직접 코팅 공정을 사용합니다. 일부 제조업체는 직접 코팅 부기 문제를 피하고 동시에 효율을 향상시키기 위해 열 전달의 한쪽과 직접 코팅의 한쪽을 사용합니다.