اجزا و مواد اصلی راکتور پیل سوختی هیدروژنی

1. مجموعه الکترود غشایی

الکترود غشایی هسته راکتور است، شبیه به CPU در یک کامپیوتر، و حداکثر کارایی، عمر و هزینه راکتور را تعیین می کند.ماژول الکترود غشایی از یک غشای تبادل پروتون، یک کاتالیزور و یک لایه انتشار گاز (لایه انتشار گاز) تشکیل شده است.شاخص های اصلی عملکرد شامل توان خروجی در واحد سطح (چگالی توان)، تقاضای طلا (مقدار پلاتین در واحد توان خروجی)، عمر و هزینه است.فناوری پوشش کاتالیست (CCM)، فناوری تولید نسل دوم، در تولید الکترود غشایی با ظرفیت تولید مداوم رول به ریول با سرعت بالا استفاده می‌شود.

(1) غشای تبادل پروتون (PEM) غشای مبادله پروتون جزء اصلی سلول سوختی غشای تبادل پروتون (PEMFC) است، نوعی غشای الکترولیت پلیمری است، روند اصلی فعلی غشای مبادله پروتون غشای کامپوزیت تقویت شده با اسید پرفلوئوروسولفونیک، پروتون است. غشای مبادله به تدریج نازک می شود، ده ها میکرون به ده میکرون می رسد، قطبش اهمی انتقال پروتون را کاهش می دهد تا به عملکرد بالاتر دست یابد.

(2) کاتالیزور در راکتور پیل سوختی هیدروژن، واکنش اکسیداسیون هیدروژن و واکنش کاهش اکسیژن روی الکترود عمدتا توسط کاتالیزور کنترل می شود.کاتالیزور عامل اصلی موثر بر پلاریزاسیون فعال سازی پیل های سوختی هیدروژنی است و به عنوان ماده کلیدی پیل های سوختی هیدروژنی در نظر گرفته می شود.در حال حاضر، Pt/C کاتالیزور متداول مورد استفاده در پیل‌های سوختی است، یعنی کاتالیزور بارگذاری شده که از نانوذرات پلاتین پراکنده شده در حامل پودر کربن (مانند XC-72) تشکیل شده است. (3) لایه انتشار گاز لایه انتشار گاز (GDL) از یک لایه پایه فیبر کربن و یک لایه ریز متخلخل کربن تشکیل شده است که بین میدان جریان و الکترود غشایی قرار دارد.عملکرد اصلی GDL فراهم کردن یک کانال انتقال برای گاز درگیر در واکنش و آب تولید شده و پشتیبانی از الکترود غشایی است.بنابراین GDL باید دارای استحکام مکانیکی خوب، ساختار منفذی مناسب، هدایت الکتریکی خوب و پایداری بالا باشد.

2. صفحه دوقطبیبه عنوان اجزای ساختاری هسته راکتور، صفحه دوقطبی نقش توزیع یکنواخت گاز، تخلیه آب، هدایت گرما و الکتریسیته را ایفا می کند که حدود 60 درصد وزن و نزدیک به 20 درصد هزینه کل پیل سوختی را شامل می شود.عملکرد آن مستقیماً بر توان خروجی و عمر باتری تأثیر می گذارد.مواد صفحه دو قطبی به کربن و مواد پایه فلزی، صفحه پایه کربن به صفحه گرافیت و صفحه کربن فیلم کامپوزیت به دو دسته تقسیم می شوند.

صفحه دوقطبی گرافیت به طور کلی صفحه گرافیتی غیر متخلخل یا صفحه کربنی به عنوان ماده پایه است و استفاده از ماشین ابزار CNC برای پردازش جریان، فناوری صفحه دوقطبی گرافیت داخلی در سال های اخیر بسیار سریع توسعه یافته است، سطح فنی قابل مقایسه با کشورهای خارجی است. ، اما ضخامت آن معمولاً بیش از 2 میلی متر است.صفحه کربن فشرده فیلم کامپوزیت در کشورهای خارجی از فناوری ورق 0.8 میلی متری با چگالی قدرت حجمی مشابه صفحه فلزی عبور کرده است.